Диски с эффектом обратного вращения

Колесные диски для наиболее популярных моделей автомобилей

Узнай больше о шинах и дисках

Какие бывают автодиски классификация автодисков

Что означает маркировка на автодиске

Технология производства авто дисков

Штампованные диски плюсы и минусы

Эксплуатация штампованных дисков и возможные проблемы

Что означает маркировка на автошине

Эксплуатация авто шин. Полезные советы при покупке и обслуживании колес.

Что такое индекс скорости авто шины и индекс нагрузки (load index).

Эксклюзивные новинки

Диски для Chevrolet Tahoe

Новое поступление: четыре комплекта 20-22-дюймовых хромированных дисков на Lexus LX-570 LC-200

1. VN870
2. KMC KM651
3. XD Series XD795
4. LX19

Спиннер – это декоративный крутящийся элемент встраиваемый в диск автомобиля.

Спиннер (инерционный) – так же можно встретить такую трактовку как спинор, спинер или в английском варианте spinner.

Это колесный колпак из двух независимо вращающихся элементов, которые создают эффект крутящихся колес после остановки автомобиля или наоборот некрутящихся при его движении.

Что выглядит очень впечатляюще. машина при этом как бы скользит по полотну дороги.

Это идеальное средство выделиться в толпе машин и привлечь внимание к автомобилю, почувствовав себя одним единственным.

Особо отлично спиннеры смотрятся на дорогих машинах, подчеркивая и усиливая “вес” автомобиля.

Если Вы не лишены доли тщеславия, то эти эксклюзивные игрушки как раз для Вас.

Спиннеры от 22 радиуса на все марки автомобилей.

Очередное эксклюзивное предложение от All Khawanee Co Ltd. Представленные в России компаний «Эксклюзивные диски и шины»

Спиннеры от 22 радиуса на все типы автомобилей произведены в USA , что гарантирует качество продукции. Они не имеют скоростной порог, что раньше было главным минусов данной продукции.

Данные спиннеры имеют уникальную технологию тонких спиц заимствованную из опыта производства дисков для спортбайков и имеют очень высокое качество покрытия и надежную механическую систему, существенно отлищающие данные модели от большинства аналогов.

Спиннеры поставляются от 22 радиуса.

Зимние шины. Новое поступление

Уважаемые АВТОЛЮБИТЕЛИ рады ВАМ сообщить о том, что компания «Эксклюзивные диски и шины» начинает поставки зимней резины как шипованной, так и нешипованной , а так же коммерческой от 13 до 22 радиуса.

Так же мы продолжаем завозить покрышки и других мировых производителей, таких как: Continental, Pirelli, Michelin, Hankook, Bridgestone, Toyo, Good Year, Dunlop, Falken в радиусах от 18 до 24 в зимнем сегменте.

Специальные предложения

Комплект 1
4 хромированных диска + резина

Модель авто: Lexus LX-470, 570 и LC-200

Диаметр диска: 24 дюйма
Авто шина: SUMITOMO, Japan. Летняя.
Размер шины: 305/35/R24
Износ: 10%

Модель авто: Mercedes Bens
Диаметр диска: 18 дюймов
Передние: J8,5
Задние: J9,5 ET35

Давно хотел рассчитать, да никак не находил времени.
В общем, есть такой стробоскопический эффект, когда при определенной скорости начинает казаться, что колеса автомобиля неподвижны или вращаются в обратном направлении:Laie_68:

Так вот, хочу попробовать такое на своем аккорде, хочу поделиться, может у кого получится заснять красоту)

Задача: найти скорость, при котором колеса неподвижны, крутятся в обратную сторону

Итак, исходные данные:
1) Пусть радиус нашего колеса R (м)

2) Скорость съемки – K (кадров/сек)
3) Скорость движения V
4) Угловая скорость вращения колес: W = V / R

Тогда для достижения эффекта неподвижных угловая скорость вращения колес должна удовлетворять равенству:
W = N*K, где N=0,1,2.

Получаем: V = R*K*N
Соответственно, при скоростях 0,K*N,2*K*N и т.д. колеса будут казаться неподвижными.

Пример:
Мои колеса 205/55R16.
По калькулятору http://www.pokrishka.ru/calculator.html получаем, что радиус равен: 0.316 м.
Допустим, что мы смотрим глазом человека с частотой 24 кадра в секунду.
(Фотик – 15 кадров в секунду, Камера – 30 кадров в секунду).
Получается, что любая скорость, кратная 7,584 м/с будет создавать эффект неподвижности. Переведем в км/ч (умножаем на 3.6), получаем 27,30 км/ч.

Ответ: колеса будут неподвижны при 0, 27.3, 54.6, 81.9 км/ч.

Очень интересно проверить, а главное – заснять красавчиков аккордов на аппаратуру именно в таком положении!

Задача с вращением в обратную сторону решается аналогично, просто равенство будет такое: W = N*K + S, где S – требуемая угловая частота.

Жду ваших комментариев и видеороликов!))
:smile3:

Оптическая иллюзия вращения автомобильных колес.

Иногда во время движения автомобиля создается ощущение, что колеса находятся в неподвижном состоянии или даже вращаются в обратную сторону. Почему так происходит? Давайте разберемся в принципах красивой оптической иллюзии, которую мы часто видим на дороге.

Мы наверняка не раз видели на дороге, по телевизору, в Интернете как колеса автомобиля вращаются вопреки законам физики. То есть колеса вращаются в обратную сторону, несмотря на движение машины в другую сторону. Возможно, эта иллюзия озадачила вас. Самое удивительное, что когда автомобиль трогается с места, сначала вращение колес может казаться нормальным и естественным. То есть вращение колес происходит в правильном направлении. Однако, как только вращение колес достигает определенной скорости, спицы, лучи колесных дисков иногда начинают двигаться в другую сторону или даже перестают вращаться. Что же происходит?

Эта иллюзия демонстрирует, как работает наша функция зрения и как мозг может интерпретировать и обрабатывать информацию, получаемую с органов зрения. Наши глаза способны работать на частоте 200 кадров в секунду при обработке нормального статичного изображения. Но когда дело доходит до фиксации и обнаружения движения, то согласно исследованиям установлено, что зрительная система человека может обнаруживать изменение в движении (например вращение колеса) только со скоростью 13 кадров в секунду.

Хотя, как мы уже сказали, наши глаза и мозг могут обрабатывать информацию с большей частотой кадров. Но информацию о движении объекта мозг может обрабатывать только со скоростью 10-15 кадров в секунду. Хотя установлено что эта скорость обработки информации нашим мозгом с органов зрения может быть увеличена с помощью специальных тренировок.

И так давайте на примере вращения колеса подробнее узнаем, как работает наше зрение и как обрабатывает информацию наш мозг. Предположим, что автомобильное колесо имеет четыре спицы или четыре луча колесного диска, расположенные под углом 90 градусов друг к другу. Представим, что один луч повернут на 12 часов (если представить колесный диск в виде циферблата часов). Теперь представим вращение колеса по часовой стрелке.

Если колесо на небольшой скорости будет двигаться вперед, то луч, расположенный на положении 12 часов переместиться на положение 2 часа. В этом положении наш мозг будет обрабатывать информацию, полученную от органов зрения как отдельный кадр. В этом случае мы будем видеть не отдельные кадры, а непрерывную картинку движения колеса в обычную сторону при движении автомобиля вперед.

Однако если колесо будет вращаться с большой скоростью, то наш мозг будет не успевать обрабатывать каждый кадр получаемой информации о вращении колесного диска. То есть, интервал вращения спиц или лучей колесного диска, расположенных под углом 90 градусов будут попадать на три, шесть, девять и 12 часов в тот момент, когда наш мозг не будет успевать обрабатывать предыдущие кадры. В итоге при определенной скорости вращения колес нам может показаться, что колесные диски остановились, несмотря на движение машины.

То есть, наш мозг, запомнив первоначальное положение колесных спиц или лучей из-за низкой скорости обработки информации (в среднем 13 кадров в секунду), не успевая обрабатывать каждый кадр, будет думать, что колесо стоит на месте.

При увеличении скорости вращения колес, начинает появляться обратный эффект неэффективности обработки визуальной информации нашим мозгом, который заключается в том, что нашему мозгу будет казаться, что центральная спица или луч колесного диска, расположенный ранее на положении 12 часов, после каждого круга вращения будет смещаться против часовой стрелки на 1 час назад, то есть на 11 часов. В итоге после обработки информации наш мозг будет ошибочно думать, что колесо вращается в обратном направлении.

Вот почему, несмотря на движение вперед, наш мозг будет интерпретировать движение колес на определенной скорости в обратную сторону. Все дело в нехватке скорости обработки зрительной информации.

То же самое происходит и при просмотре видео по телевизору или в Интернете, на котором снято движение автомобиля со скоростью 50 кадров в секунду.

В идеале мы видим правильное вращение колес на таком видеоролике при скорости полного оборота вращения колеса меньше 1/50 в секунду. Как только скорость вращения колеса сравняется со скоростью работы камеры или станет выше, то камера снимающая ролик будет не успевать фиксировать полное вращение колесных спиц и лучей и нам будет казаться, либо что вращение колеса прекратилось, либо колесо, несмотря на движение машины вперед, начало вращаться в обратную сторону.

Также аналогичный эффект вы можете увидеть при работающих лопастях вертолета или при движении пропеллеров авиадвигателей.

Ресурс современных жестких дисков. Longread о внезапном / Overclockers.ua

В прошлый раз мы рассмотрели этапы борьбы за господство в «дисковой» подсистеме твердотельных накопителей и традиционных жестких дисков. Там же мы коротко осветили нюансы ресурса твердотельных накопителей. Сегодня мы попытаемся рассмотреть вопрос практической надежности дисков жестких. Казалось бы, несколько запоздало, но не будем забывать, что ближайшие не менее чем 10–20 (а скорее всего и гораздо больше — об этом мы еще поговорим) лет этот вид продуктов будет гарантированно доступен на рынке в массовом сегменте по причине наличия немаленьких ниш, где скоростные достижения твердотельных накопителей избыточны, а хранимые данные относительно холодны.

Да и перспективные объемы жестких дисков в ближайшее время твердотельным накопителям по адекватным ценам не догнать.

Теоретизировать на этот счет можно, конечно, долго. Можно вспоминать явно неудачные решения производителей, например, с чересчур частой парковкой головок или особо громкие изделия, но основной критерий в вопросе констатирования, как мне кажется, должен быть статистически-прикладным, особенно на фоне того, что в отличие от ситуации с SSD, найти утвержденные современные стандарты выносливости для классических винтов вряд ли получится.

Вопросы классификации

Напомним, что внешне и физически современные актуальные жесткие диски бывают по форм-фактору в основном 2,5″ и 3,5″. Исполнение бывает как внутренним, так и внешним.

Внутри мобильных внешнеподключаемых накопителей лежат обычные 2,5-дюймовые жесткие диски, которые в большинстве случаев можно достать и подключить к ноутбуку или десктопу напрямую, если те обладают нужными интерфейсами. И наоборот — можно положить в такой карман подходящие по толщине имеющиеся диски, сделав их мобильными и внешнеподключаемыми.

В случае с 2,5 дюймами встречается толщина 12,5, 9,5, 7 и даже 5 мм. Электрически они будут совместимы, но физические размеры, как понимаем, будут отличаться. Выглядит вот так:

Контактные группы одинаковы, но толщина разная. 2,5-дюймовые варианты жестких дисков чаще используются в портативной технике. Чем тоньше ноутбук, тем более внимательно надо смотреть, какой толщины накопитель предусмотрел туда изготовитель. Тонкие диски в места для толстых поставить не проблема — они часто продаются с утолщителями в виде пластиковой рамки, чтобы не болтались в посадочных местах для более толстых коллег. В отсутствии рамки проложить их можно чем угодно — хоть картоном по углам. А вот более толстые затолкать в места для худых не выйдет — будьте внимательны!

Были и 1,8- и 1,3- и даже 1-дюймовые Microdrive в формате Сompact flash II — вообще левшовые практически изделия. Но это уже история, т.к. в ультракомпактном сегменте всех разогнал привычный флэш.

Типы интерфейсов

Интерфейсы сегодня в быту бывают SATA и все еще IDE, в профессиональном использовании есть и SAS. В вопросы параллельности и последовательности, а также понятия шин в рамках этого материала погружаться не будем.

IDE, он же АТА, они же аббревиатуры от Integrated Drive Electronics и Advanced Technology Attachment, растет корнями из 90-х и уже уходит в прошлое. Новых массовых материнских плат с ним не делают уже лет 10 наверно, но в наличном парке его еще полно. Пропускает 133 мегабайт в секунду и выглядит разъемом конкретно вот так на накопителе. Крайнее слева — питание, справа — данные. И соответственно на материнской плате. Подключается плоским шлейфом обычно серого или черного цвета. Вот таким.

Рассмотрели мы это чисто для исторической справки.

Мейнстримом же сегодня является SATA. Типично для 2,5- и 3,5-дюймовых решений выглядит вот так:

Справа контактная группа питания, слева — данных. Вид: накопители вверх дном. Между собой совместимо. Подключается как на картинке.

Ревизии и пропускные способности мы рассмотрели в прошлый раз и здесь останавливаться не будем. Отметим только, что есть разновидности типа eSATA для внешних устройств и slimline SATA для компактных внутренних. И да — SATA заточен под горячую замену, т.е. на ходу без перезагрузки. Разве что в диспетчере устройств может понадобиться нажать кнопку «обновить» в случае Windows.

Существуют переходники для питания и возможностей подключить IDE в SATA и наоборот, но мы не об этом.

SAS это Serial Attached SCSI и используется в основном в профессиональной сфере, обратно совместим с SATA и имеет пропускную способность 12–24 Гбит в секунду. Выглядит похоже на SATA, но разъемом отличается. Обороты большие — до 15000, коррекция ошибок, multipath — как «в лучших домах Парижу и ЛондОну», но дорого и в быту не воткнуть. А еще греется так, что на некоторые модели радиаторы килограммовые нужны.

Но вернемся к вопросу.

Проблемы технологий

Сегодняшние массовые жесткие диски находятся на излете традиционных технологических возможностей. Плотность данных на одну рабочую пластину можно увеличить только принципиально новыми технологиями, а толщину самого «блина» уменьшать для дальнейшего увеличения их числа в сборке все сложнее. Кроме того, поднимать обороты шпинделя к многотысячным высотам в теории конечно можно, но за этим должны будут успеть остальные участники забега и при этом не упираться в воздух, который в ряде линеек уже меняется на гелий. Увеличивать количество блоков головок, вспоминая прошлое, тоже неслабая инженерная задача, учитывая все изложенное. Да и пост-SCSI в виде SAS в SOHO приземлять никто не спешит, правда это дорого и по факту почти устарело морально. Но не в этом направлении, похоже, пойдет индустрия.

Если коротко, то совокупность проблем развития жестких дисков изложена в тройке взаимоисключающих параграфов, которая вполне научно называется трилеммой. Суть примерно такова — для увеличения плотности записи нужно уменьшать записываемые области на носителе и соответственно размеры головок вкупе с материалами, из которых все изготавливается, но при этом ухудшаются как магнитные свойства таких миниатюрных областей, так и возможности маленькой головки, в том числе по их стабильному разборчивому чтению. Чтобы решить последнее надо увеличивать первое, а общая задача изначально требует как раз обратного. Т.е. кольцевая.

Но НИОКР не стояли на месте и их результаты сконцентрировались вокруг вполне конкретных и реализуемых предложений для достижения поставленной задачи увеличения объемов жестких дисков. Часть из них еще в разработке, а что уже и рынку показывали. Основной тренд — полировка магнитных технологий подходами локального нагрева в процессе записи и создание инфраструктуры для системы в целом, с учетом новых вводных. Но среди оставшихся производителей традиционных «винтов» единства в видении перспектив нет. Т.е. направление в целом одно, а вот пути достижения вроде бы похожих целей — технически отличаются.

Термомагнитная схватка трех ёкодзун

В ближайшем будущем мы, вероятнее всего, увидим для решения трилеммы магнитной записи соединения следующих подходов. Тон будут задавать, несомненно, термомагнитные концепции. Основных сегодня известно две. Это HAMR — Heat-Assisted Magnetic Recording — запись с, в прямом смысле, подогревом! А мы помним, что по чисто физическим причинам в случае наличия подогрева намагничивать для записи бита можно меньшую площадь и делать это с меньшими энергозатратами, т. е. одновременно с достижением нужной плотности и головке легче работать и ее саму проще делать в части подбора материалов и электромагнитных характеристик. Продвигается Seagate. Тематическое видео производителя не песня, но посмотреть можно.

Второй подход называется MAMR — Microwave Assisted Magnetic Recording — тоже про нагрев, но иным способом, спинтронным, прости Господи, осциллятором на базе ну очень маленького аналога того, что массам понятно как микроволновая печка. Поддерживается WD и Toshiba. Видео куда более информативное и его можно глянуть по ссылке.

Оба подхода, как видим, по сути, про нагрев, но разными способами и второй способ совместим с гелием, а первый — не очень, т.к. сильно греть гелиевую герметичную среду лазером или подобным, это как варить сгущенку в закрытой банке. Может, конечно, какие-то принципиально новые лазерные технологии подвезут в перспективе, но пока это так.

Масленица

Следующим системным элементом эволюции HDD будут «блины потоньше». Здесь, конечно, все и так предельно тонко, но уменьшая толщину отдельного блина в типичный корпус их можно поместить больше. Даже +1 блин — это существенное увеличение общей емкости, а на фоне еще и увеличения плотности — так вообще хорошо. Один из главных черенков этого рынка Showa Denko K.K. из Японии предлагает пластины, способные нести около 2 терабайт на штуку в случае 3,5-дюймового типоразмера накопителя. Восемь блинов в сборке — реальность вчерашнего дня, в лабораториях прототипы на 12! Немцы гарантируют.

Почему прозрачные? Так блины бывают на основе алюминия и стекла.

Стекло пожестче и не менее главный черенок, но уже, в том числе, медицинского рынка — Hoya из той же Японии — уже пиарит предложения стеклянных вариантов толщиной аж до 0,38 мм! Обе иллюстрации выше — их творчество. Причем тут они? Они с оптикой хорошо работают, а под жестко-стеклянные блины для винчестеров целый дополнительный завод в Лаосе к Вьетнамскому и Таиландскому построят. Гарантирует уже Xinhua. К слову — почти весь рынок «стекла» для 2,5″ жестких дисков — за Hoya.

HELIUM

Гелий (но не вакуум, хотя и такие смельчаки есть! — в паспортах на жесткие диски максимальные высоты работы указывают именно по этой причине) станет мейнстримом, хотя и существует с 2012 года. Он менее плотный, чем воздух или азот, и в его среде сборке на высоких оборотах крутиться легче. Ну и головкам проще быстрее перемещаться. О гелии и вакууме мы еще поговорим.

Горячие головы

Головки, как проистекает из вышеизложенного и будет подтверждено ниже, будут инновационнее, меньше и их, возможно, станет больше, как у Conner Peripherals «Chinook».

Современное видение многоголовочности от Seagate выглядит примерно так (даже анимация есть):

Если картинка от Seagate основана на реальных планах и прошивки таких дисков смогут распределять данные на сборки пластин, которые работают с физически независимыми блоками головок, то фактически мы получим спарку дисков в одном корпусе с RAID 0 подобной логикой работы. В итоге скорости могут возрасти пропорционально количеству блоков головок, т.е., в данном случае, вдвое: что линейные, что 4К-блоками. Правда скорости работы с 4К на уровне 1–2 мегабайт никого не спасут, зато линейные будут вполне себе ничего для технологии и достаточные для своих ниш.

Уголок футуролога

Отдельные футурологи, правда, предсказывают возможность имплементировать в жесткие диски технологии магнитного туннелирования на базе содержащих наномагнитные вкрапления углеродных нанотрубок. Почитать можно по ссылке. Выглядит как-то вот так:

Ничего непонятно, но очень интересно (с). Особенно непонятно как это внедрять на практике.

А кто-то пишет про накопители на голографических технологиях и даже технологиях ДНК! Но это пока все в отдаленной перспективе даже у научников, не говоря уже о реальных образцах.

RPM

С оборотами вопрос открыт т.к. эта часть механики жесткого диска обуславливает требования к остальному тандему и способностям интерфейсов. 15 000 об/мин освоены, но насколько можно взять бОльшую высоту со стабильными результатами — пока непонятно. Тут важно понимать, что малейший дисбаланс сборки на 15000+ оборотах кончит мотор очень быстро. С другой стороны, в силу физики, скорость потока данных на внутренних и внешних частях блина при одинаковых оборотах шпинделя будет хорошо так разной. Еще неплохо бы понимать — а выдержит ли тонкий стеклянный блин или сборка из восьми таких пластин на высоких оборотах вибрацию вообще без разрушения? И это мы еще не коснулись привода головок, которому тоже неплохо бы не отставать. В общем, тут комплексная задача, как сказано, для всего тандема и обороты в ней стоят на последнем месте.

Страничка изобретательства и рационализации

Тандема… хорошее слово. Об этом даже патент от 2004 года есть.  Туда бы еще диагональных блоков независимых головок, блины намазать нанотрубками, гелий, черепицу, совместимый калорифер и будет полный стимпанк. Правда с надежностью что будет — подумать страшно.

Черепица = SMR

Тут самое время вспомнить про черепичную запись — технология давно в тираже, но там есть нюансы, которые не позволяют внедрять это дома. В англоязычных источниках эта дискотека известна как SMR (Shingled Magnetic Recording). Суть примерно следующая — на пластину стандартного типового физического размера записать поплотнее как можно больше дорожек. Причем тут черепица? А дорожки предлагается чтобы они частично перекрывались. Естественно, чтобы писать тонкие, как sin в армейском анекдоте про комара, дорожки надо иметь соответствующую по размеру головку, а перед этим еще технологии ее таковой сделать с нужными магнитными характеристиками. Но вот совсем микроскопические головки индивидуально делать тяжело, зато записать сразу несколько дорожек — можно. Условно соотношение обычной традиционной дорожки на пластине жесткого диска и дорожки в случае технологии черепичной записи можно визуализировать так (здесь и далее используем инфографику, любезно опубликованную, Microsemi):

Синим — пишущая головка и традиционная дорожка, зеленым — ширина ридера инновационных дорожек. Почему нарисована одна дорожка — смотрим ниже т.к. это же одновременно и ключевой косяк затеи.

Вот так условно выглядит записанное. Именно условно, т.к. на практике там начинается почти черная магия для рядового потребителя, и мы тешимся самоуспокоением, что, типа, знаем как оно устроено. Привет вам, мистер Кларк.

В общем, головка вспахивает, т.е. намагничивает сразу несколько дорожек. И вроде все достаточно понятно, но все равно имеется проблема. В силу физических особенностей технологии эту прелесть удобно использовать только для последовательной записи т.к…. перезаписать дорожки выборочно и поштучно, внезапно, нельзя. Точнее можно, но для случайной записи там будет серьезное усложнение процедуры, с которым разберемся внимательней. Т.е. в принципе можно, но ходом — нельзя.

Итак, записанное в несколько дорожек головка SMR диска и сотрет аналогично — т.е. коллективно, т.к. записывающая головка — она же стирающая. Такой себе комбайн с широким столом.

Выглядит вот так и по версии когда-то еще Hitachi — ниже.

Т.е. чтобы записать оранжевый фрагмент надо физически перезаписать дорожки в ширину пишущей головки в обязательном порядке. Чтобы выполнить задачу надо считать фрагмент, где-то на уровне какого-нибудь DRAM буфера разложить его на нужное и ненужное. Присовокупить к нужному новый участок данных. Собрать до кучи и отослать через головку на место для кучной записи. Будет хорошо, если новый фрагмент в целом виде меньше стираемого. Если нет, то дописывать придется фрагментарно (что вызовет проблемы, о которых ниже) или в идеале в место после физического конца данных на таком диске. Чисто в теории контроллер может поискать, где там есть свободные места, но в реальности это вызовет системный паралич. Конечно, МСМК по комбинаторике сейчас не понимают в чем проблема. Но ее с математической точки зрения и не будет — логически это все несложно. А вот провернуть затею на конкретном электро-механическом уровне займет физическое время и расчетные ресурсы плюс возможные издержки на коррекцию ошибок. Т.е. на случайной записи «вертерство» будет еще похлеще обычного HDD. Seagate произвел тестирование накопителя Archive 8TB на SATA3 на Debian. Результат случайной записи выглядит примерно так:

Леденящий душу пик провала до лютых 3! (именно три, 1+1+1 шт.) IOPS мы видим после исчерпания буферов на нагрузке случайной записи с глубиной очереди 1, правда, более чем через минуту, что несколько снижает уровень драматизма, но и верхние пики объективно не фонтан.

Если же просто стирать случайные данные (считали, убрали ненужное, записали назад нужный остаток), то получаются проплешины, которые для нормальной записи в будущем надо обрабатывать и уплотнять процессом, похожим на дефрагментацию и фоново. Это очень похоже на TRIM в SSD — и там и тут надо подготовить поле для прямой записи в возможную ширину без дополнительных телодвижений в процессе, но в силу механической природы жёсткого диска быстро это сделать не получится, да и общая нагрузка сильно возрастет — такой себе аналог усиления записи. В идеале вообще все уплотнить так, чтобы писать новое в физический конец имеющегося, но это связано с физической же обработкой больших массивов данных со всеми вытекающими. Состояние диска, когда новая запись идет в чистое пространство вообще или в чистое подготовленное после уплотнения и сбора мусора пространство, иногда называют FOB — fresh out of box или новый из коробки — и это, по сути, идеальные условия для такого рода записи. Просматривается некоторая аналогия с SSD.

Картина требовала обработки напильником и именно поэтому таким дискам добавили для транзитно-буферных целей обычные области, работающие по принципу одной дорожки на всю ширину головки. Т.е. обычная технология традиционных накопителей. По логической сути это аналог SLC-кэширования в твердотельных накопителях TLC и QLC, только в нашем варианте там может храниться еще и служебная информация о том, что и где удалено и прочее. Для еще более действенного решения вопроса и DRAM-буферизацию подвезли. Добавили математики в прошивку и стало более-менее — т.е. пока буфер превышает типичное среднее задание, тормозов системой особо не ощущается, диск не «боттлнечит». Именно это и видно на иллюстрации вверху. В том случае накопитель мог иметь аж 256 мегабайт буфера, но конкретная протестированная модификация, к сожалению, указана не была. Общая характеристика «железки» по ссылке и думается, что производитель тестировал все же максимальную конфигурацию.

Естественно есть и иные ухищрения для решения описанных проблем, логический зонинг, ленточная организация и тому подобное, вплоть до модифицированных прошивок под конкретные задачи! Но в силу основной их проблемы — физической первопричины, такие подходы лишь сглаживают углы.

Все указанное недвусмысленно намекает, что, несмотря на взрослые объемы хранения SMR-накопителей, они, ввиду технологии, являются нишевыми для конкретных типов нагрузок, но в этих нишах они выступают как раз целевым образом. Например — линейная многопоточная запись-чтение без или с минимумом случайных операций. Хорошим вариантом будет дата-центр, ориентированный на чтение не сильно горячих данных. К слову, если на массиве таких дисков будет размещена база какой-нибудь социальной сети, то догадайтесь с 3 раз, будет ли кто-то реально удалять из массива случайные, скажем, фотографии, если пользователь нажмет «удалить» в профиле? Или такие фото просто перестанут отображаться пользователям, но физически останутся в массиве доступными администрации на фоне перспектив падения производительности от связанных с этим дискодвижений? Проще подвезти полуторку дополнительных дисков, чем тормозить массив случайными операциями с последующим уплотнением данных. Выражаясь более приземленно — такой дата-центр будет почти что центром однократной записи. Отчасти именно поэтому из интернета ничего нельзя удалить полностью — в ряде случаев это фактически неудобно делать, а с учетом текущих цен на растущие в объемах накопители и отсутствие наводнений с пожарами на заводах по производству HDD — вообще экономически нецелесообразно. Другим хорошим нишевым сегментом будет потоковое архивирование, например, камер наблюдения, аудиовизуальных эфиров, архивирование критических данных, которые не надо перезаписывать часто и случайно.

Минутка конспирологии

Если пофантазировать, то удобно на такой массив записать месячишко разговоров всех пользователей условного оператора мобильной связи, далее в транзитной области с помощью технологий, которые уже давно не только не секретны, а еще и обкатаны by google on youtube, например, перевести это все в txt для удобного поиска или анализа по ключевым словам и аккуратненько сложить в свободную часть массива. Исходники можно смело тереть целиком, обеспечивая FOB-запись следующего месяца. А можно и не тереть! Тогда родина будет не только слышать, знать, но и очень хорошо помнить! Доклад окончен, тов. полковник, т.е. это все, конечно же, художественный вымысел и любые совпадения с реально существующими технологиями случайны.

И зачем парнокопытным меховые музыкальные инструменты?

В итоге накопители с черепичной записью надо использовать «с поправкой на силу ветра и температуру ствола». Этим занимаются по ситуации вполне железные костыли типа HBA, которые отвечают за конкретную I/O-логику работы с таким накопителями, исполняя спецнаборы команд. В RAID такие накопители тоже можно и нужно собирать, правда, понимая специфику, но это не тема настоящего материала — главное, что вы теперь знаете немного больше вообще. Желающие могут копнуть глубже по запросу DM (самостоятельные по логике работы накопители), HA (поддержка хостом) и НМ (управляемые хостом) SMR, но столкнуться с этим SOHO-пользователю придется сильно вряд ли.

TDMR как предтеча термомагнитного будущего

Отдельно надо упомянуть, что существует и даже начала продаваться технология TDMR — Two Dimensional Magnetic Recording в форме 14 ТБ изделий от Seagate. Здесь пытаются решать трилемму в лоб — уменьшая ширину дорожек и размеры записывающей головки. Недостижимый идеал — 1 бит на магнитное зерно. Выглядит как-то так и пояснений в Cети, что удивительно, не так уж и много.

Правда с чтением выходит фигня, которую, в свою очередь, решают головкой с несколькими читающими элементами — улучшается надежность чтения с соседних дорожек и в целом сигнал получается разборчивее. Пишущая головка продолжает быть одна. В общем итоге внедрения технологии немного растет плотность записи — процентов на 10. Но важно не это. Многоголовочное чтение пластины за проход несколькими ридерами очевидно станет мейнстримом по причине необходимости для нормального извлечения плотно записанных данных. Хороший задел, но растет сложность взаимного расположения элементов, точность их исполнения и позиционирования в работе, требуется стабильность показателей во времени.

В любом случае, именно этот этап был критически нужен перед внедрением вышеописанных тепловых инноваций, т.к. своим следствием последние будут иметь именно проблемы мелкого чтения, которые и решены превентивно в TDMR. По крайней мере, начали решаться на практике.

Очень интересно о TDMR по достаточно старой, но одной из наиболее полных по теории вопроса ссылке.

Но, возможно, скорости перспективных жестких дисков будут вопросом вторичным — об этом мы еще поговорим. Первичным будет объем и… сохранение надежности.

Моторесурс HDD и пласты залегания информации о нем

Пределы механической надежности жестких дисков можно попытаться практически изучить уже сегодня, предположив, что качество изготовления компонентов как минимум в перспективе не снизится, а новые технологии не повторят судьбу 3D и прочих рыночных фейлов. Однако спрашивать об этом производителей это как выяснять вкус меда у пчел и тонкости борьбы с коррупцией у госслужащих. Поэтому мы пойдем другой дорогой и попробуем провести что-то вроде OSINT — Open Source Intelligence, т.е. разведку проблемы по открытым источникам.

Из более-менее солидных внешне публикаций по данному вопросу можно выделить три с кусочком. Это обобщённые отчеты из Carnegie Mellon University и Google. Также навстречу нашей идее, по удачному стечению обстоятельств, движется политика публичности сетевого оператора хранения данных Backblaze.com. Компания по состоянию на 2019 год располагает почти 125 тысячами жестких дисков с пробегом почти 105 млн. диско-часов и любезно публикует статистику по надежности. Важно и то, что Backblaze.com использует в своих системах, по сути, потребительские накопители (они ощутимо дешевле), которым не положено работать круглосуточно и круглонедельно — тем интереснее статистика для изучения.

Некогда компания задалась вопросом о том, а как вообще подходить к вопросу понятия надежности жестких дисков. К 2013 году была опубликована более-менее предметная статистика по этому поводу. Если коротко, то компания отчиталась, что за 4-летний пробег основного парка из тогда еще 25 000 накопителей из строя вышло 22% дисков. 78% при этом успешно продолжали крутиться. Хорошо это или плохо? Ответ на этот вопрос займет некоторое время.

146%?

Начнем с того, что по мнению Backblaze.com 100% показатель отказов это далеко не самый плохой из возможных показателей. Считают они вот как: если сферический поставщик жестких дисков в вакууме поставит вам сотню абсолютно надежных в течение полугода накопителей, а затем они хором разово и одновременно крякнут, а вам надо чтобы они работали, то придется в течение года заменить каждый дважды. Т.е. заменить надо будет 200 дисков в год и тогда ежегодный показатель отказов составит 200%. А если каждый такой условный диск проработает всего час, то по году показатель отказов составит 876000%. «Однако!» — как говаривал К. Воробьянинов, помахав рукой преподавателям статистики.

Шторм и штиль в ванне

Инженеры по надежности в своей работе используют ванноподобную кривую для иллюстрации ожидаемых уровней отказов. Считается, что отказы проистекают из трех основных факторов:

• производственных дефектов, в результате которых имеет место явление, которое известно как «детские болезни» — в этом случае количество дефектов снижается;
• случайных неисправностей — величина более-менее постоянная;
• износа — количество отказов растет по понятным (кому?) причинам.

Собранные на графике «уровень отказов/время» эти факторы образуют три участка, формирующие нечто, напоминающее ванну. Отсюда и название.

В свою очередь Backblaze.com подтверждает эту теорию цифрами, сообщая, что на 4-х летнем отрезке времени первые полтора года годовой показатель отказов колеблется в районе 5%, потом снижается на некоторое время и потом, в районе 3-летней отметки, достаточно серьезно начинает расти. Вывод — 3 года является некоей условной точкой, когда начинает сказываться износ. С износом не все однозначно, но пока мы этого не касаемся.

Рассмотрим график от Backblaze.com.

Бытовуха

Мы помним, что хлопцы крутят бытовые диски круглосуточно и попытаемся перевести все это в более понятные временные отрезки. Учитывая, что большинство офисно-домашних ПК работают в среднем часов по 8 в сутки, то практический срок начала существенного влияния износа на надежность для них можно условно отодвинуть к 9 годам. Почему условно? Потому как при домашне-офисной работе диски включаются-выключаются, имеют внешние воздействия в виде непостоянной температуры и т.п. Но показатель в 26000 часов работы, как некоего порога условной надежности — вполне статистически достоверный ориентир. Важно так же понять, что в данном случае к 4-му году рабочими в режиме 24/7 подошли почти 80% потребительских дисков, которые изначально в таком режиме производителем использовать и не предполагалось — для дата-центров предлагаются несколько иные решения по несколько иным же ценам. Именно поэтому мы и имеем возможность изучить статистику смелых, взявших на себя риски вложиться в бизнес на непредназначенных для этого изначально «железках».

Крякнут все?

В какой-то момент времени ожидаемо откажут все 100% накопителей, но когда это произойдет — ответить сложно и прямой статистики найти не получится, т.к. никто в сфере хранения данных в здравом уме и трезвой памяти не будет рисковать клиентскими данными ради ачивок, хотя там все и избыточно, и даже «тихим ошибкам» проскочить не суждено (Тихие — в смысле, что данные в теории могут быть записаны с ошибкой, но вскроется это только со временем. В дата-центрах это почти нереально по причине постоянных сверок контрольных сумм и коррекции ошибок, а вот в SOHO полно накопителей, которые числятся нормальными, а по факту могут быть очень не очень. Самый смак, когда на такие пишут бэкапы, которые заведомо не поднимутся, но вылезет боком это только в самый важный момент, что только добавит угара факту обнаружения).

Интересно также, что показать статистику по полным ресурсным испытаниям вплоть до полного выхода серии накопителей из строя компания не может и по объективным причинам — накопители устаревают морально быстрее. Так уже в 2015 году однотерабайтных жестких дисков в основном парке Backblaze.com не осталось, начался отказ и от 2-терабйтников. При этом для последних от тогда еще HGST оглашен кумулятивный показатель отказов в 1,55% в среднем на пятилетнем пробеге!

С 3-терабайтниками картина похожая, но к концу 2015-го из эксплуатации были выведены диски Seagate и приведенная статистика сильно намекает, что в модели ST3000DM001 были некоторые нюансы дизайна, материалов или сборки, т.к. кумулятивный показатель отказа по модели составил 28,3% за 2 года при максимальном количестве в парке в 4074 единицы. Увидеть бы разбор ситуации производителем. При этом HGST на большем количестве имел показатель отказов в 0,8%.

К концу 2015 года три четверти парка компании составили уже накопители на 4 TБ. Т.е. обновление парка шло достаточно быстро, пока предлагаемые рынку объемы накопителей росли.

В мире животных

Отвлекаясь немного в сторону, чтобы проиллюстрировать незримую связь бездушной техники с живой природой, отметим, что после аварии на ЧАЭС, которую героически ликвидировало население той страны под локальным руководством УС-605, где за отдельные оперативно-инженерные решения отмечены почти невиданные ранее случаи награждения одновременно внеочередными званиями и орденами (военные оценят значимость такого факта: чтобы одновременно и орден и звание) в Чернобыльской зоне де-факто сформировался природный заповедник. Изначально считалось, что живая природа, в частности фауна, на территории зоны отчуждения понесла невосполнимые утраты, но по наблюдениям через 10–15 лет оказалось, что в зоне, ввиду ее обособленности, фауна как раз наоборот — разрослась вплоть до наличия краснокнижных животных. В дальнейшем исследования показали, что хоть животные и живут в радиационно загрязнённой среде, тем не менее чувствуют себя вполне неплохо — размножаются и расширяют ареалы. Внешне складывалось впечатление, что радиация никак на них не влияет, но анализы показывали обратное. В то же время растиражированные образы ужасных чудовищ по лесам не бегали и сталкеров не кусали. Разгадка оказалась достаточно Дарвиновской — за свой естественный жизненный цикл дикие животные не успевали столкнуться с отдаленными последствиями воздействия радиации (хищная правда в том, что редкое животное в дикой природе доживает до старости и умирает по естественным причинам ввиду влияния фактора пищевых цепочек), а физически неполноценные не проходят естественный отбор в детстве. Поэтому стороннему наблюдателю кажется, что все хорошо, но на самом деле это не совсем так. Та же картина в нашем дата-центре – ввиду роста предлагаемых объемов накопителей поколения достаточно интенсивно меняются даже до наступления факторов заключительного сегмента ванноподобной кривой. Кстати, сама ванноподобная кривая, как видно из нашего отвлечения, неплохо ложится и на дикую природу с некоторым оговорками. Но вернемся к проблеме.

Мыши плакали, кололись, но продолжали есть кактус?

Поломки тоже были вполне реальной причиной вывода накопителей из эксплуатации. Антилидером рейтинга поломок оказалась опять же Seagate, но и самих дисков от них в абсолютных цифрах больше.

Мыши плакали, кололись, но продолжали есть кактус? Взаимоисключающие параграфы детектед? И да и нет. В Backblaze.com сообщают, что, несмотря на указанную статистику, уже в сегменте 4 ТБ накопителей уровень отказов оказался очень неплохим в среднем по больнице и выглядел так:

Продукты Seagate оказались предпочтительней по двум причинам:

• Они были дешевле. И на этом, в общем-то, можно ставить точку. Цена — главный критерий рынка. Но мы продолжим.
• Статистически достоверно было установлено, что SMART-показатели хорошо предсказывали выход устройств Seagate из строя. В общем-то, второе, возможно, даже важнее первого, т.к. предсказуемость поломок является большим плюсом в вопросе надежности в целом.

Напомним, что S.M.A.R.T. это относительно стандартизированная внутренняя система самодиагностики накопителей. Относительно, т.к. разные диски фиксируют неодинаковый набор типовых показателей в рамках этой самодиагностики, а отдельные пункты так вообще являются ноу-хау производителя, но основной их перечень более-менее стабилен и понятен. Читается разным ПО, например CrystalDiskInfo. Понимая суть этих показателей можно примерно оценить состояние накопителя. Это касается как HDD, так и SDD с учетом специфики устройства обоих.

Типичный возврат показателей S.M.A.R.T. самодиагностики программой по ссылке выглядит так, для тех, кто не в курсе.

Тут стоит заметить, что именно подразумевается под поломкой жесткого диска. Backblaze.com классифицирует эти события так:

• Накопитель не раскручивается либо не подключается к ОС.
• Накопитель не синхронизируется с RAID или отваливается от него.
• SMART намекает на проблемы.

О последнем детальнее. Показателей много, но важными назначили пять:

• SMART 5 — Reallocated_Sector_Count.
• SMART 187 — Reported_Uncorrectable_Errors.
• SMART 188 — Command_Timeout.
• SMART 197 — Current_Pending_Sector_Count.
• SMART 198 — Offline_Uncorrectable.

Например, как только 187 показатель — неисправимые ошибки — сдвигается с 0, компания планирует накопитель к замене. Так же сообщается, что пока данный показатель равен 0 накопители выходят из строя крайне редко. Статистика на иллюстрации, про 280% отказов описано выше.

Т.е. прогнозируемость отказа — чуть ли не ключевое преимущество в сфере работы с данными, что, в общем-то и понятно. Мы же с вами помним, что нечто аналогичное можно проследить и в среде твердотельных накопителей, правда там отказы происходят немного внезапнее и безвозвратнее. Ну и пока дороже в финансовом плане, чем в случае жестких дисков.

Небольшое отступление для внимательных

В вышеприведенном типичном SMART-отчете вроде не видно никаких указанных мною 187,188,197,198. На самом деле видно, но в графе ID эти идентификаторы представлены в hex т.е. шестнадцатеричной системе исчисления, где помимо цифр 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 используются еще и латинские буквы A, B, C, D, E, F. Т.е. для перевода цифр надо помнить, что в hex  A это 10, B это 11; C это 12; D это 13; E это 14 и F это 15 в десятичном понимании, именуемом dec. Можно не париться, а поискать hex2dec конвертер или наоборот и из горы онлайн-ссылок выбрать любую. Так мы узнаем, что наш 187 показатель это шестнадцатеричное BB.

В моем типичном примере этот показатель уже отличен от 0 и равен 1, что говорит о том, что диск, в общем-то, уже не колокольчик и надо подумывать о замене всего-то на 9000 часах. Но это ноутбук и соответствующая эксплуатация — так что такое можно увидеть и на 1 часе после падения со стола. С другой стороны, в таком виде он открутит еще тысяч 20 часов и не закашляет. Не увидь я эти данные, а многие могут их не увидеть вообще никогда, то и не забивал бы себе голову. Это и есть одна из форм той самой тихой ошибки, о которой выше. Их может быть много, но с ними можно и не столкнуться. Доверять критические данные без резервного хранения таким дискам, конечно, не стоит, но по факту это делают миллионы людей ежедневно, так что иногда мониторить SMART все же имеет смысл.

He2 (т.к. просто Неlium был выше)

Но двинемся по статистике дальше. 4 ТБ накопители в целом оказались существенно надежнее 3 ТБ предшественников даже в рамках одного производителя. Так «трешки» от Seagate в первый год показывали 9,3% годовых отказов, а четверки — всего 2,6%.

Однако объемы растут и скоро и этот парк уйдет в прошлое целиком, т.к. на марше у нас 8-ки, 10-ки и даже 12-ки! Однако здесь не все так однозначно. Дело в том, что в этом сегменте уже идет внедрение новых технологий в массовое производство. Мы помним, что воздух, состоящий в основном из азота и в потоке которого парят головки над блинами жестких дисков, сильно плотный для современных решений и физически является препятствием росту объемов и скоростей. Поэтому в новых моделях используют менее плотных гелий, т.к. газовая среда в гермоблоке необходима — в вакууме механика жесткого диска по традиционной модели работать не будет, головки в прямом смысле слова нуждаются в газовой среде. Такие себе экранопланы.

Вокруг гелия идут дискуссии. Некоторые считают, что обеспечить абсолютную герметичность внутри и исключить утечку гелия в массовых изделиях не удастся, что неминуемо приведет к отказам т.к. внутренняя механика таких накопителей заточена под менее плотную, чем воздух, среду. Теоретически это заявление, в общем-то, обосновано, но все будет зависеть от конкретных производственных возможностей по реальной герметизации массовых товарных накопителей, т.е. заявку эту можно подтвердить или опровергнуть только временем, а пока у нас есть статистика для изучения.

И эта статистика говорит, что текущие 8-терабайтники на воздухе не особо и отличаются показателем отказов от вариантов на гелии. Более того 8/10/12-терабайтники на гелии в целом показывают неплохую массовую статистику. Серия из 16800 штук на 12 ТБ от Seagate на более чем полутора миллионах диско-часов имеет годовой  показатель отказа чуть более 1%. Да и вообще большие диски получились пока статистически очень неплохими.

Средняя температура по больнице

Самое время посмотреть общую статистику от Backblaze.com. Это конечно не рынок в целом, но почти 107 000 накопителей, круглосуточно работающих под нагрузкой, дают основания делать хотя бы приблизительные и статистически вроде бы относительно натягиваемые на бытового или SOHO-пользователя выводы.

По актуальным моделям картина выглядит так:

Как видим для 45 млн. диско-дней годовой показатель отказов для 4-терабайтного Seagate составил менее 3%, т.е. при выборке из почти 35000 накопителей, которые постоянно нагружены работой, в год из строя выйдет менее 3 единиц. Примечательно, что средний пробег по этим цифрам составил примерно 3,5 года.

Промежуточные итоги

Важными выводами, которые делают из своей статистики Backblaze.com являются следующие:

• Для современных жестких дисков потребительского класса, нагруженных круглосуточно, порог роста числа отказов по износу приходится на 4 года.
• Выход из строя таких дисков — явление неплохо прогнозируемое по SMART.
• 1+2 для случая массива RAID дают хорошие гарантии того, что данные, хранящиеся таким образом на потребительских накопителях, делают это вполне надёжно при адекватном мониторинге ситуации.

Главным следствием из изложенного, вероятно, является тот факт, что в реальном SOHO с похожими нагрузками накопители встретятся нечасто, но там будут иные нюансы. Конечно, кто-то может сделать аналог домашнего дата-центра из старого сервера HP и подкинуть туда архив p2p-файлообмена, но даже в таком случае достичь нагрузок, аналогичных тем, что испытывают носители в Backblaze.com, можно будет далеко не всегда и уж точно не постоянно. В связи с этим срок полезной работы жесткого диска в домашне-офисных условиях вероятнее всего окажется больше, нежели описанные 4 года, особенно учитывая, что это только порог увеличения отказов по износу, а не момент, когда все диски выйдут из строя. Т.е. в реальности году к 5–6, если экстраполировать, где-то половина стартовавших одновременно накопителей будет жива. Но проводить эксперимент по долголетию с клиентскими данными на борту, как мы помним, никто не будет, и по показаниям SMART отклонившиеся от генеральной линии партии накопители будут заменены новыми, но к тому времени уже аппаратно иными участниками соревнований.

Some Like It Hot

К аналогичным выводам пришли ученые из Carnegie Mellon University. В частности, они отмечают, что в периоде после 5 лет эксплуатации необходимость замены носителей в крупных инсталляциях возрастает.

А вот ребята из Google установили, что влияние факторов температуры и нагрузки на выход дисков из строя несколько преувеличены и статистически заметны только для возрастных накопителей — т.е. после 5 лет, что несколько неожиданно и для них самих, т.к. ожидалось обратное.

Данные в части температурного режима выглядят так — максимальные проблемы у горячих дисков на 3 году работы. А мы пока заметим, что пик пришелся на более, чем 45 градусов.

Они же сообщают, что особой разницы в случае анализа потребительских и корпоративно-профессиональных накопителей не наблюдают. Последнее, в общем-то, ожидаемо на фоне вышеизложенного. Тем не менее, для 5-летних дисков показатель выхода из строя для выборки с большой нагрузкой и маленькой отличается вдвое — около 4 и 2 %, что в абсолютном выражении не катастрофично. Для новых дисков эти показатели соответственно находятся на уровнях 10 и 4 % с некоторым разбросом, т.е. можно предположить, что под нагрузкой лучше и раньше проявляются производственно-инженерные дефекты и проблемы комплектующих.

По вопросам отсутствия корреляции показателей температуры и отказов Backblaze.com в целом солидарны с предыдущим докладчиком, опираясь на статистику по 34 000 накопителям. Наличие такой связи проявляется лишь на отдельных конкретных моделях, например, Seagate ST31500541AS. Для него диаграмма выглядит так:

Для большинства же моделей жестких дисков такой связи не прослеживается. Детальнее цифры можно посмотреть по ссылке.

Например, по выборке Hitachi HDS722020ALA330 картина следующая и она, вероятно, обусловлена даже не столько конструктивными моментам, а конкретными условиями производства самой модели. Правда стоит отметить, что в случае с дата-центром особо нагреваться дискам никто не дает. Температурный режим и вентиляция там несравнимо получше, чем в типовом напольном мидлтауере с горой пыли внутри. Запомним этот момент, он нам еще пригодится.

И чё, и чё?

В целом три исследования практически промышленной эксплуатации жестких дисков показывают, что при постоянной нагрузке срок полезного их использования составляет примерно до 5 лет или 43800 часов. Не каждый диск в SOHO доживет до столь почтенного пробега. С другой стороны, эта статистика совершенно не значит, что не будет экземпляров, которые бы не прожили значительно дольше, например, тысяч 100. Но таковыми будут явно не все и в домашних условиях по первому чиху накопитель мало кто, в отличие от дата-центра, меняет. Поэтому отдельные «винты» даже с бэдами будут уверенно крутиться до победного, т.е. полного конца. В ряде случаев пользователи даже не будут подозревать о фактическом состоянии накопителя. Про «тихие ошибки» написано выше.

При этом важно, что производственные дефекты проявятся, скорее всего, на ранних сроках, покрываемых гарантией, после чего кондиционный диск открутит положенное.

Занимательно, но гарантия на некоторые твердотельные накопители, например, от Intel, тоже составляет 5 лет, Crucial также предлагает 5 летнюю гарантию и WD тоже. В случае с твердотельными накопителями понятие гарантии еще оперирует циклами перезаписи, но в общем случае условный пользователь имеет все шансы за 5 лет их не выработать.

В случае же обычных жестких дисков количество циклов записи-стирания условно считается неограниченным и механика деградирует заведомо раньше магнетизма (правда детально причины почему-то никто не поясняет, но пользователем достаточно этой расплывчатой формулировки — они, типа, поняли), т.е. внимание на это обращать смысла никакого нет, а вот на SMART — есть.

Что касается жестких дисков, то ожидать увеличения срока их полезного использования можно было бы, но не стоит.

Можно было бы потому, что совершенствуются технологии изготовления компонентов, разрабатываются новые материалы и технологические процессы их обработки, сборки изделий. Задавшись целью произвести надежный во времени жесткий диск реализовать такую цель технической проблемы сегодня не составляет, особенно если не гнаться за скоростями.

А не стоит, поскольку это никому среди производителей особо-то и не нужно. Ввиду взрывного роста генерации объемов данных человечеством (причем в основном бизнесом в части big data) актуальным выглядит вопрос скорее расширения объемов хранения, в т.ч. на единицу площади, а надежность можно перекрыть избыточностью и заменой накопителей в массивах — это быстрее, дешевле и проще, нежели создавать абсолютно надежный накопитель, который устареет морально быстрее, чем физически. Действительно, какой практический и массовый толк от работающего древнего накопителя на 2 ГБ сегодня? Еще и производители главного «железа» задают SOHO тон ежегодными сменами платформ, где новыми системными накопителями будут твердотельные, а бэкапы сольются в корпоративные облака, где проблемы технологий хранения клиентов на местах вообще не интересуют (по крайней мере, пока не прилетят черные лебеди в виде пары падений крупных облачных операторов)? Привет сюжету именно фильма, а не книги «Бойцовский клуб» — там есть релевантное.

Локальные же холодные данные можно хранить и на собственном жестком диске(ах) — они стоят сегодня беспрецедентно недорого и в случае RAID все вполне надежно, да и устареет по объему все скорее всего быстрее, чем износится, особенно в случае креативно-архивного использования.

В общем, производители 3–5 летнюю (WD Black для НЖМД) гарантию берут не с потолка и танцуют вокруг именно этой цифры, хотя на практике большинство накопителей в домашних и околопрофессиональных условиях ее перешагнет. Почему положение дел именно такое — пояснено выше: на подходе новые технологии и повышать выносливость старых никто не будет, а вот что покажут инновации — увидим уже совсем скоро.

В любом случае списывать со счетов даже текущие технологически диски еще рано и об этом наш следующий материал.

Но, one more thing, как говорят любители фруктов

Внимательный читатель уже задается вопросом — где же технические первопричины описанного, Билли? Не втирают ли нам какую-то дичь? Так много слов о ресурсе, износе и прочем, а по факту никакого технического матана! Что же изнашивается? Как это происходит?

Их есть (с), но придется несколько расширить рамки публикации. Данные опять же из открытых источников — у нас же OSINT! И в этот раз мы смотрим на точку зрения одного из трех оставшихся китов, на которых стоит рынок HDD — WD.

Коротко вспомним, что такое жесткий диск — это устройство хранения данных, основанное на магнетизме. В литой и фрезерованный корпус (шасси) помещается сборка рабочих твердых магнитных дисков, которые крутит электромотор. Над и между пластинами бегают пишущие и читающие головки на длинных коромыслах, чтобы охватить весь радиус блина. Рабочее пространство закрывается крышкой — там «чистое» в плане пыли пространство. Есть еще плата управления, шлейфы и разъем интерфейса снаружи. На плате будет электроника в виде контроллера, DRAM-буфера и т.п.

На картинке негерметичный пример. Для герметичного в случае, например, гелия принципиальнее отличия конструкции только в газообмене ну и тонкости элементов.

Итак — самый жир

WD нам сообщает, что около 70% всех проблем жестких дисков — это проблемы зазора головок и блинов. При его нарушении происходит контакт с неблагоприятными последствиями.

Сегодняшние зазоры — менее 2 нанометров! И секретный инсайд из WD постулирует, что, экстраполируя это на реальным мир, мы получим полет на самолете через все США на высоте 1 м с неравномерностью территории +/– 4 см. Не впилиться бы в секвойю, но их в нашем макроаналоге не предусмотрено. Именно поэтому жесткие диски боятся ударов.

Ботающие на английском увидели слово lubricant. Оказывается (и я гарантирую, что многие не знали), на блине жесткого диска есть монослой смазки для снижения адгезии и трения между головками и диском. Поднятие лубриканта слайдером — явление целиком нормальное в своих масштабах, но «глубоко» копать категорически нельзя, ибо будут в прямом смысле запилы рабочей поверхности.

Дело в том, что физические характеристики мономолекулярных пленок зависят от фактического количества материала и последствия копки могут быть отложенными.

Помните про магию и самоуспокоение — теперь по ходу материала вы начинаете знать еще немного больше.

Но мы продолжим. На головках и блинах используется покрытие из алмазоподобного углерода (химики намекают, что алмаз и есть углерод, но алмаз — форма, обуславливающая эксплуатационные характеристики). Сегодняшние толщины покрытий — чуть ли не менее нанометров. В случае утончения начинается рост рисков запилов, износа и даже миграции (!) магнитного материала. Если копать дальше, то мы уйдем в трибологию, что, в общем-то, очевидно. О трибологических аспектах в контексте головок и блинов жестких дисков почитать можно по ссылке.

В общем, тема поддержания достаточного просвета пары пластина-головки является чуть ли не главной в вопросах надежности современных жестких дисков. Множество факторов, на нее влияющих приведено на иллюстрации ниже:

HDI расшифровывается как HEAD-DISK INTERACTION.

Правда красиво? Все это иллюстрирует тезис о том, что новые поколения жестких дисков, ввиду усложнения, будут подвержены новым, возможно неизвестным сегодня, рискам. Инженерам действительно непросто — рынок требует бОльших объемов дата-центров. И объемы по вменяемым ценам сегодня могут дать только старые (старые ли уже?) добрые (точно не злые) жесткие (об этом в первой части) диски (внешне, правда, прямоугольные). Важно понимать, что вопросы надежности являются объектом процесса моделирования на стадии разработки и модели эти эволюционируют вместе с индустрией — иного выхода нет, иначе рынок покажет производителю филейную часть. Поэтому же в ванноподобной кривой из начала материала всегда будет первый сегмент, ответственный за т.н. «детские болезни».

О ванной за пределами IT

Первый сегмент формируется косяками в вопросах качества, материалов, ошибками инжиниринга (привет некоторым моторам группы VAG и BMW, например), а также проблемами самого производства как процесса.

Немного окинем взором мировые мемы по теме. Вначале 2000-х потребители продукции АвтоВАЗа столкнулись с проблемой вибрации руля на скорости 110 км/ч. Проблема не решалась — лучшие балансировочные станки выводили колеса в идеальный баланс, но в руль все равно било. В итоге население экспериментально установило, что если, внимание, отбалансировать колесо прямо на ступице, то проблема исчезала. Называлось это финишной балансировокой и стоило дорого, при смене колеса делать приходилось заново. Письма производителю ожидаемо не дали никакого результата, и народ вошел в исследовательскую фазу. А ларчик открывался просто — на конвейер закупили колесные диски, где диаметр центрального отверстия на 1,5 мм был больше посадочного места на ступице. На шиномонтажах колесо прикручивали со смещением, что и вызывало биение в руль идеально отбалансированного колеса. По этой же причине балансировка на ступице проблему решала, но прошли месяцы и чуть ли не годы, пока производитель прокрастинировал, а народ ломал головы. Проблему, кстати, решили сами пользователи, а не завод. Мучения c ранним двухдисковым сцеплением от VAG и радости владельцев 5-литровых V8 от BMW, употребляющих масло ведрами, вначале 2000-х — тема отдельная. Так что не только Аpple умеет накосячить с антенной, кнопками, экранами и держать покерфейс, а тут — какие-то копеечные диски.

По этим же причинам у кривой есть замыкающая часть (хотел написать — последняя, но вдруг нас читают парашютисты, КВСы, штурманы дальнего хождения и иже с ними) и, как мы слегка подсмотрели, там есть чему изнашиваться кроме мотора. Поэтому наступление периода критического роста вероятностей выхода носителя из строя называется так не случайно — в этом периоде важные накопители лучше таки менять на исправные.

Матан производителей, в отличие от приведенных выше данных, говорит о том, что время — самый плохой доктор для жестких дисков. Картинка чуть ли не из второго закона термодинамики — энтропия, т.е. процент отказов возрастает.

А вот следующим фактором вылета «винтов» производители считают… температуру.

BSOD WTFаками и его разрешение

Самое время читателям предъявить мне:

Да как так-то ? (с) Вверху же совсем обратное!

Амбивалентность ситуации разрешить было непросто, но я смог.

Графики надо читать и анализировать!

Смотрим внимательно слайды. Раз.

И два.

Если коротко, то вышеподписавшиеся охватывали вниманием иные температурные диапазоны, где влияние температуры особо-то и не проявляется. Дата-центры — не сауны с блекджеком и там с кондиционированием все в порядке.

Зато вывод WD сотоварищи постулирует о том, что вероятность отказов возрастает вдове на каждые 15 градусов Цельсия роста температуры. Заметим — это не исключает мнение предыдущих ораторов. Градусов с 50-ти начинается серьезный рост перспективы вылета накопителя. Именно перспективы, а не самих вылетов. Но почему?

В соединении с изложенным возникает и требует изучения уже вопрос влияния рабочих нагрузок на ресурс жестких дисков и это привело производителей к пониманию того, что количество переданных терабайт является параметром, напрямую связанным с надежностью. Сюрприз! Жесткие диски уже тоже имеют по этой части рамки — почти как твердотельные, почти. Пока почти.

Удивленная публика видит новый показатель живучести НЖМД — Mean Petabytes to Failure (MPbF) и производные.

Mean Petabytes to Failure (MPbF) и производные

WD предлагает график, который получился в результате тестового забега 1200 накопителей в течении 1000 часов при сильной рабочей нагрузке с коррекцией по температуре. В итоге статистически значимые данные подтверждают, что с ростом нагрузки процент отказов растет при прочих равных. И наоборот. Причем растет кратно. Из рисунка явно видно, что в абсолютном выражении эти показатели не пугают, но, тем не менее, они существуют в реальности и ее определяют для владельцев этих накопителей.

Возвращаясь к головкам, пластинам, смазке и трибологии производители осознали, что надо дорабатывать напильником и срочно. Нанометры уменьшаются и вот уже нагрев реально вызывает расширения, способные привести к нехорошим физическим последствиям. Родились идеи типа динамической высоты головок. Много матана по ссылке, а мы посмотрим наглядную агитацию про Dynamic Fly Height (DFH).

Показатели перспектив отказов изображены на иллюстрации: тут и миграция, и износ, и рост вероятности отказов в разы.

Критичным считается время близкого нахождения головок к блинам (дальше — копка и запилы!), что находится в прямейшей связи с переданными объемами информации, т.е. суммой запись+чтение.

И это только «дорожный» просвет, а еще мы помним про температуру, как причину, и переданные терабайты, как ориентир. В общем, парадигма надежности жестких дисков в последнее время меняется, и НТП этому прямо способствует. Соответственно разрабатываются новые модели определения надежности, измеряемые точки опоры этих моделей и инструментальные возможности это квантифицировать. WD, в частности, обращает внимание на деградацию головок по магнитным и электрическим измерениям, расстояния между рабочими (в т.ч. магнитными) элементами и уровень ошибок. Без нагрузки головки могут быть «поднятыми» над пластинами или запаркованными в специальном месте за пределами магнитной поверхности блинов.

Да, жестким дискам тоже отведут срок эксплуатации

Выливается все это в один важный момент — некоторое время назад (почти 10 лет, но мало кто заметил) производители жестких дисков как минимум начали оценивать теоретические рамки нагрузки для своих продуктов и сегодня имеют вполне сформированное видение по этому вопросу.

Так Seagate, например, ведет в своих дисках статистику показателя Workload Rate Limit (WRL). Это что-то вроде расчета годового пробега в терабайтах. Seagate условно отводит механическому диску некорпоративного класса 180 терабайт в год или примерно 340 мегабайт на минуту работы шпинделя в режиме чтения или записи (нагрузка в этих режимах суммируется для расчета). Компания при этом замечает, что на гарантийные обязательства этот показатель в общем случае не влияет, а рассчитывается для того, чтобы зафиксировать порог нагрузки, при котором вероятность поломок накопителя возрастает. Бытовому пользователю столкнуться с такими нагрузками вряд ли придется. Диску корпоративного сегмента по логике Seagate при этом полагается 550 терабайт на год нахождения включенным. WD ориентируется на 55 ТБ в год для настольно-мобильного сегмента, 180 — облачного, 550 — корпоративного и «топчику» для дата-центров отводит 800 терабайт в год. Как бы эти 800 освоить еще. Toshiba такие показатели именует Annual Workload Rating и, например, «Выживальщику» S300 на 4 ТБ отводит 110 терабайт годовых. Детальнее по ссылке, сноска №5. Там тоже прямо указано, что с гарантией это связи не имеет, но она у всех-то limited.

Вполне вероятно, что с прогрессом в сфере технологий, которые используются в жестких дисках, эти цифры трансформируются в нечто более близкое к количеству перезаписей ячеек твердотельных накопителей и вместо информационного триггера станут гарантийным лимитом, при выходе за который производитель откажется нести гарантию. Но все это потом, а пока считается, что целенаправленно уложить накопитель потребители за 3–5 лет не должны и многие продолжают думать, что жесткие диски остаются быть «вечными». На самом деле идею нужно разбавить еще и тем, что маркетинговый отдел любого производителя под крышку бы и механизм самоликвидации запихнул для роста продаж, а главное — возможности планирования их регулярности. Но можно оскандалиться.

Время смелых

Но можно и запихнуть! Здесь следует отметить достижение по протиранию до дыр Optane и странную позицию протирателей по этому поводу. Известные адепты протирания установили, что выходу из строя SSD предшествует начало использования запасных блоков контроллером твердотельного накопителя, что, в общем-то, очевидно, перед тем, как крякнуть, с солью можно и нужно даже запасные блоки доесть. Нюанс «Оптана» был в том, что его SMART по вылету сообщал, что запасные колеса никто не ставил и они лежат в багажнике чистенькие и пупырчатые. В соединении с тем, что Optane чуть ли не единственный накопитель, который в итоге не отвалился с концами, а перешел в режим Read-Only с сохранением доступа, указанное тревожно намекает противосамолетным прожектором в ночи, что вывод его из эксплуатации произошел не по факту износа либо поломок разного рода, а запланированно в прошивке производителем. Но поскольку пробежал он явно больше, чем было заявлено Intel в спецификации, то и предъявлять вроде как нечего.

Настораживают лишь два момента:

• «Офигеть конфетки «Тузик»!», т.е. сам факт такого не просто запланированного рассчетно, а конкретно, похоже, изначально отведенного пользователю ресурса! Optane быть может и больше выбегал, но кто ж новый купит? — песня известная.
• Где были очки протирателей, когда они смотрели на результат? И почему они так упорно игнорируют очевидное и избегают комментариев по существу? Кто бы им бинокль вручил, хотя, как в Карлсоне, папа, т.е. Intel, мог строго настрого запретить есть варенье, а именно публиковать эти наблюдения, т.к. дорогую реально железку не для этого вручали. Ну Вы понели… (с)

Я практически уверен, что если бы нашелся Skynet, способный дизассемблировать прошивку «Оптана», то мы бы получили фактические вещдоки обозначенного, но, видимо, не сегодня.

А пока и безсвинцовой (или как троллили в комментариях — безплюмбумной) пайки местами хватает.

Аннушка уже разлила масло

Пока же читатели не так много, как следовало бы, уделяют внимания продвигаемому показателю DRWPD — Disk Read or Write Per Day — т.е. допустимой суточной нагрузке, а ведь именно она в последнее время становится все более ключевой в пресс-релизах и прямо проистекает из изложенного. Именно этим показателем пытаются гримировать ситуацию с ресурсом QLC, например, в Micron.

И делают это, подводя статистику, что, мол, этот показатель падает и это если не нормально, то хотя бы в ожидаемом числится. Окно Овертона в действии.

А вот тут мы вообще в разделе Wow! That’s Cool! (надо больше восклицательных знаков) узнаем, что, оказывается, есть тренд того, что ПО больше читает, чем пишет! Там еще заливают, что read-centic!!! софт, о котором вчера еще никто в такой формулировке не слышал (а браузерный кэш так вообще смотрит на таковой как на оленя), это то, чему твердотельные накопители страх как подходят. Особенно на QLC, на фоне того, что жесткие диски-то имеют показатель рекомендуемой нагрузки, который исполняется как в ходе чтения, так и в ходе записи. А QLC-то ведь на чтение не изнашивается!

Я не знаю, что они там в маркетинговом департаменте Micron употребляют (а если верить Пелевину, то что-то таки должны), но это очень напоминает заявление Intel о лидирующей в отрасли плотности битов на ячейку! Может вторые как-то покусали первых? В любом случае у нас очередной маркетинговый WIN! Оказывается, нам всем очень не хватало QLC. А ведь их могут читать дети!

8-bit MLC в 2019

Страшно подумать, что они наколдуют под OLC — да, восьмиячеечные решения Micron выкатит уже летом, а к зиме и накопители подвезут. Вот где маркетингу придется выворачиваться наизнанку, но, как видим, фундамент залит уже сегодня — читающее ПО и изнашиваемые жесткие диски — герои будущей драмы. Ах ну да, я забыл — это же будет 8-bit MLС, в 2,(6) раза больше битов чем у лучших образцов TLC! Обережно, покращано!

Very limited warranty

Но вернемся к DRWPD жестких дисков. Учитывая изложенное нельзя исключать, что выход такого показателя за пределы установленной нормы можно в будущем признать основанием для отказа в гарантии без затрат дорогущих человеко-часов сервисов на выяснение нюансов. Т.е. здесь можно сэкономить на издержках по сопровождению гарантии. Именно сопровождению, т.к. прямая замена или отказ — дешевле, проще, снижает риски сговора инженера по гарантии с клиентом (да, было много случаев, когда в последний месяц гарантии можно было треснуть жестким диском по столу и легально обменять его на новый, а если крупно повезет, то и на бОльшего объема, если старые делать и поставлять перестали).

Теория и отчеты — хорошо, а как с наглядной агитацией?

Поэтому поводу очень кстати камрад dlinyj с Habr.com задался вопросом, как быть среднестатистическому ИТ-шнику в случае, когда кровавая гэбня, предварительно перегрызя ввод питательства в квартиру, интеллигентно выносит дверной косяк с целью  поковырять архивы анона. Архивы конечно же на НЖМД.

Методические рекомендации, используемые последними в первом приближении мало изменились со времен, когда любителей поквартирного платного просмотра «ничего» опера накрывали путем обесточивания малины. Как мы помним, из редчайшего видеомагнитофона кассету можно было достать без питания (а с учетом механизма подвода пленки к головкам число таковых вообще стремится к нулю, т.к. при обесточивании пленка на головках и оставалась растянутой), а UPS были в СССР даааааалеко не у всех. В итоге под звуки выламываемой двери и почти меметичного «лицом в пол, руки за голову» у организатора домашнего кинотеатра выхода было в основном два: а) принять неизбежное со всеми вытекающими по УК СССР (аббревиатура использована исключительно в исторической ретроспективе), б) попробовать соскочить и в отчаянной попытке выбросить вещдок в окно — авось потом не докажут откуда полет начался (с развитием советской криминологии с последним боролись путем протоколирования осмотра окон специально обученными лейтенантами и расставления в прямом смысле улавливающих сеток по траектории предполагаемого полета). Ирония судьбы — нередко аэродинамику проверяли у достаточно неплохих видеомагнитофонов небезызвестной и нами ранее упоминаемой Hitachi! Ниже классика 80-х для наглядности. Фото со Skylots.org, но еще тысячи их физически в строю.

Toshiba, впрочем, тоже встречалась. Вот она — связь времен в реальности (и это мы еще тематично не коснулись АрВида — до гигабайта цифры на час обычной видеокассеты VHS). Особой пикантности выбору придавал тот факт, что видеомагнитофон мог стоить примерно как квартира (хотя последние официально и не продавались) — нелегкий выбор, однако. Помните, в прошлом материале мы тоже приводили такое мерило для автомобильного медиа-центра Pioneer?

В общем, фабула посещения может быть любой, а результат — прогнозируемый. Поэтому человек и решил выяснить для себя как же лучше всего максимально продуктивно потратить доступные секунды до момента, пока посоны с протокольными лицами не испачкают ковер берцами, расчищая путь коллегам в штатском.

Мы, конечно же, твердотельно и нжмдшно стоим на позиции, что уголовный кодекс надо чтить, а законодательство соблюдать, поэтому опыт товарища изучим строго в академических целях. Так, одним из предложений, озвученных автором, было уничтожение потенциально компрометирующих данных на «винте» практически Торквемадовским методом, т.е. приглашением на огонек. Сжиганием, короче. Практическая часть лабы была запротоколирована и оказалась крайне эхотажной, т.к. сжигался НЖМД не просто на костре, а с подключенным питанием, т.е. с вращающимися дисками и со снятой крышкой. Торквемада совершил бы пару оборотов в гробу, поняв, насколько он недоработал в части жестокости, после изучения картинок ниже.

Итак, диск без крышки на оборотах начинают доводить до extra crispy (а вы знали, что уровни сложности в игре Blood совпадали с англоязычными названиями степеней приготовления еды термической обработкой?) газовой горелкой. Ни в коем случае, ни при каких обстоятельствах не повторяйте дома!

Еще раз обратим внимание — головки вне паркинга, блины крутятся, температура растет.

Через некоторое время термическое расширение делает свое дело, и головка начинает доставать до блина в строгом соответствии с теоретическими выкладками, озвученными выше.

Результат налицо – глубокий запил. Но это еще не все. Через 5 минут эксперимента встал и шпиндель.

Вероятнее всего по аналогичной причине — технологические допуски цилиндрических соединений (или как там правильно назвать ситуацию с электромотором) не подразумевали такого сближения рабочих элементов. На этом интересующий нас эффект достигнут, но для гурманов — ниже продолжение эксперимента.

А тут филармония решила продолжить концерт в три смычка.

Результат получился с ассоциациями.

Таким образом, теория нашла подтверждение ускоренными ресурсными испытаниями.

Мгновение современной криминологии для киберполицейских

В этот момент из аудитории должен прозвучать настойчивый вопрос о том, не ошибся ли докладчик, сообщая о методике подготовки к заходу в помещение с искомыми носителями — точно ли надо отключать свет? Отойдя от темы, заметим, опять же академически, что отключение питания должно, помимо факторов внезапности и психологического давления, исключить в общем случае возможность подозреваемого уничтожить данные электромеханическими методами — программно, дрелью (хоть есть и на батарейках, но не у каждого), магнитным полем, микроволновкой, в случае с оптическими носителями, наконец ! Внезапность и отключение света могут дезориентировать подозреваемого и позволят выиграть оперативникам время. Правда это несет некоторые дополнительные риски — если подозреваемый несколько продвинут и искомые данные по материалам дела могут находиться на подключённом накопителе, то не исключено использование разных форм шифрования. Отключив свет в такой диспозиции, восстановить данные с хорошо и грамотно зашифрованного накопителя будет практически нереально без сотрудничества подозреваемого со следствием. При этом у подозреваемого продолжат несколько секунд быть доступными такие оффлайн-инструменты как молоток и… выкидывание в окно в надежде, что разобьется. Так что конкретное тактическое решение будет принимать руководитель следственно-оперативной группы. И совет дать команду конкретно силовой ее части физически обездвижить подозреваемого, чтобы он даже в случае UPS не споткнулся «случайно» о шнуры питания, тем самым обесточив поднятое до прихода тонких специалистов, будет не лишним.

Важно также понимать, что все вышеописанное в этом и предыдущем материале недвусмысленно намекает, что надежность современного хранения требует регулярных бэкапов. Поэтому есть некоторая отличная от нуля вероятность, что у подозреваемого могут быть резервные копии, образы, облака и прочие дублирующие источники информации. Подготовленный следователь располагает соответствующими инструментами и может выявить их местоположение для дальнейшей передачи экспертам. И эти инструменты совсем не противогаз, не швабра, не перевёрнутая табуретка и даже не отдельная комфортабельная камера с туберкулезниками в СИЗО — все это противозаконно и в тоталитарном прошлом. Сегодня следователь оперирует общечеловеческими ценностями, совестью, процессуальным кодексом и гражданской ответственностью. Впрочем, если следователь подготовлен действительно хорошо, то он может даже убедить подозреваемого передать следствию ключи шифрования, если таковое имело место. Это быстрее, дешевле и эффективнее магнитно-силовой микроскопии в случае магнитных носителей и прочих профильных прикладных технологий для носителей иных типов. Ну и криптоаналитикам не придется потеть с паяльниками. Но мы отвлеклись.

Симпозиум постановил

Таким образом, как оказывается, жесткие диски, хоть и могут долговечнее сохранять информацию, тем не менее, имеют вполне физические нюансы эксплуатации, которые становятся все более существенными с усложнением технологий. Современный жесткий диск имеет хороший ресурс передачи данных, но и он, внезапно, как и у SSD, уже имеет ограничения технологического характера, которые можно посчитать. В результате нормальной нагрузки к 5 годам работы современный жесткий диск попадет в зону риска выхода из строя, хотя проработать дома или в офисе может гораздо дольше — и 50000 и даже 100000 часов. Последнее во многом таки зависит от нагрузки и температур в силу используемых в самих дисках решений. Не забываем про вибрации, скачки напряжения и непоказательность датацентровой статистики — там все по-другому. А пока жесткие диски являются безальтернативными по емкости и цене за гигабайт хранения. Поэтому на рынке они будут существовать очень долго, и уже практически завтра мы увидим предложения на 50–100 и даже 200 терабайт в изделии, правда все это будет потихоньку смещаться в ниши, где такое железо обеспечит решение более конкретных и узких задач. Это нормальное, нужное сегментирование рынка и все категории потребителей сосредоточатся именно на тех продуктах, которые будет лучше всего соответствовать именно их потребностям по приемлемой цене. Ведь никто же не пытается сравнивать МАЗ-537 с легковым седаном, хотя технически оба автомобили и на обоих можно сгонять за «пыгом». В случае SSD потребитель получил еще одну инновационную возможность обеспечить конкретные сегменты быстрым накопителем, т.е. гибкость в подходе к конфигурированию конкретных аппаратных решений стала еще выше.

Поэтому вот этот товарищ только издалека присматривается к ситуации, трезво осознавая, что время его роли в этой постановке наступит еще не скоро.

Не стоит так же забывать, что есть немало технологий, способных продлить жизнь жестким дискам. Некоторые из них еще не вышли за пределы лабораторий и неизвестны вне среды узких специалистов, а некоторые уже пытаются быть представленными общественности предприимчивыми стартаперами (слово-то какое к нам из маркетинга подвалило!). Так, например, ребята из L2Drive на серьезных щах заявляют о вакуумных 3D-технологиях в традиционных жестких диска. Т.е. прямым текстом предлагают откачать все газы из гермокамеры с блинами и головками.

Если у них взойдет, то и покрытия дисков с головками можно будет упразднить, и смазку защитную не добавлять, и проблемы газовой среды внутри накопителя решить, что крайне важно для термомагнитных перспектив, и… расстояния еще сильнее уменьшить. Правда мы помним, что это как раз один из главных взаимоисключающих параграфов надёжности сегодня на фоне еще и термодинамики. На это стартаперы отвечают тем, что в безгазовой среде они смогут легче активно управлять зазором блин-головка. С другой стороны, все прелести, если таки взойдет, можно будет внедрить и без award winning-уплотнения. Правда, в числе участников междусобойчика числятся аж два прямым текстом, как они себя сами позиционируют, серийных предпринимателя, что для нашего уха звучит несколько необычно и в такой формулировке даже как-то невольно вспоминается известная тема композитора Игоря Назарука (если вам больше 25, то вы ее, скорее всего, знаете). Еще двое — выходцы из WD и решительно непонятно почему там эту идею не взялись внедрять, особенно на фоне продвигаемой MAMR.

В любом случае этот пример говорит о том, что идеи еще будут и общий НТП будет этому, несомненно, способствовать.

Вторым главным следствием из прочитанного является тот факт, что слепо доверять публикациям из любых источников (и этой в первую очередь) без критического их осмысления (в комментариях) не стоит — они могут быть совершенно достоверны по сути, но нерелевантны в конкретных условиях. Ложное понимание описанной «магии» может вылиться в убытки как финансовые, так и имиджевые. Последние нередко дороже.

В этом ключе хотелось бы также напомнить, что на трилемму и достижения инженеров-физиков есть обратный компенсаторный механизм маркетологов, который как никогда тематичен.

А в случае с особо эффективным внедрением новых технологий инженерами и соответствующим падением цен на накопители традиционного типа может и какое наводнение произойти, пожар на худой конец. Это очень бодряще действует на графики цен оптовых поставок.

Глобально это выглядело вот так и сильно подправило линию тренда цены за гигабайт:

Однако при наличии всего-то трех производителей этого может и не понадобится, о чем нам крайне толсто намекают изготовители памяти закладкой учебника по конкуренции в разделе «Олигополия».

По этому поводу вот прямо на днях недвусмысленно в TrendFocus намекнули, что поставки традиционных НЖМД по итогам года несколько упали в потребительском секторе. Общую ситуацию сглаживает Enterprise, но на фоне закрытия WD аж трети своих заводов по обычным «винтам» (на самом деле одного из трех, но «трети» звучит драматичнее) цены могут и подрасти. О чем там кто и с кем мог договариваться пусть анализирует и моделируют антимонопольщики. А мы смотрим свежую статистику.

Дополнительно отметим, что 5-летняя гарантия на потребительские решения в сферах HDD и SDD намекает, что эти технологии еще неизбежно пересекутся.

Титры

Спасибо дочитавшим до конца более 76000 знаков с пробелами. Теперь вы знаете больше. И Вы, тов. полковник, тоже.

Свои отзывы и предложения прошу оставлять в комментариях. Возможно, я что-то не осветил в стремлении к лапидарности или кто-то с чем-то не согласен, и мы вместе повысим образовательный уровень наш и тех, кто эту статью найдет в поиске в будущем.

Виды износа шин и причины

Сила трения, знакомая всем по курсу школьной физики, не щадит деталей наших автомобилей. Изнашиванию подвергаются многие элементы, но самые видимые изменения мы замечаем на шинах. Факторы, влияющие на износ шин, виды износа резины мы и рассмотрим.

В чем проблема?

Протектор автомобильной шины отвечает за сцепление автомобиля с дорогой во всех режимах и климатических условиях движения, какая бы дорога ни была: будь то чистый асфальт в ясную и сухую погоду, либо в дождь со снегом, или проселочная дорога с лужами и колеёй.

На первый взгляд кажется, что все предельно просто. Колесо крутится, машина катится, смотри на дорогу и рули, получай удовольствие.

На самом деле факторы, которые влияют на процесс движения и износа шины присутствуют постоянно: это и скорость движения, и температура воздуха и полотна дороги, и давление в шинах, и степень загруженности автомобиля, и стиль вождения, ну, и, конечно же, техническое состояние автомобиля.

Мы уже заметили, что одна из основных физических сил при движении автомобиля – это сила трения. Самый явный показатель присутствия силы трения – это выделение большого количество тепла. Чем больше трения – тем больше тепла.

Больше скорость движения, больше тепла. Чаще и интенсивнее циклы разгона и торможения – больше тепла. Интенсивнее происходят перестроения по ходу движения, опять же выделяется больше тепла. Не выставлено оптимальное давление в шинах? И вновь тепла больше, чем надо. Нагретый воздух добавляет свое тепло, а если еще жаркая погода, то тепла в шине от разогретого асфальта столько, просто караул. И все это тепло отнюдь не благо для шины.

Доказано, что длительное движение по трассе с высокой скоростью, особенно в летний период, приводит не только к повышенному износу протектора, но и может привести к расслоению внутренней структуры шины, ее прочность снижается до 40%. Износ протектора при движении с высокой скоростью по сухому асфальту в жаркую погоду в два раза выше, чем при неспешной езде в прохладную погоду по влажной дороге.

Неправильно выставленное давление приводит к сокращению пробега шины до 20%. Давление в шинах должно соответствовать степени загрузки автомобиля. Если вы намереваетесь ехать на дальнее расстояние, и ваш автомобиль будет загружен «под завязку», обязательно откорректируйте давление в шинах. В итоге это скажется на комфорте и безопасности движения, и на сроке службы шин.

Активная езда, состояние элементов подвески автомобиля, правильность углов установки колес, правильность балансировки, все это по отдельности, а еще больше в совокупности влияет на износ протектора и состояние шины в целом.

Шина по мере эксплуатации теряет свои первоначальные характеристики, и чем дальше, тем больше. Не забывайте об этом. Шина, которая изначально преподносилась как «супер дождевая», начинает «всплывать» как любая рядовая шина. Шина, которая все повороты должна была проходить «как по рельсам», может при неосторожном обращении уйти в снос или занос. 

В истертом состоянии протектор уже не может полноценно выполнять свои функции, автомобиль хуже держит дорогу, снижается управляемость. Законодательством запрещена эксплуатация легковых и легко-грузовых транспортных средств с высотой рисунка протектора менее 1,6 мм на летних шинах и 4 мм на зимних.

Стирание протектора при соблюдении правил эксплуатации шины

При соблюдении правил эксплуатации шины нормальным считается одинаковое стирание высоты протектора по всей окружности шины. Для определения износа шин, как правило, делают замеры по трем точкам (в центре и два – по краям) в четырех равноудаленных местах – итого 12 замеров. Равномерный износ показывает равные результаты в соответствующих точках выборки.

Следует помнить, что у передне- и заднеприводных машин изнашивание резины не одинаково. У авто с задним приводом нагрузка на колеса различна: покрышки на задних ведущих колесах больше стираются посередине, в зоне максимального контакта с асфальтом, передние шины больше изнашиваются по бокам, т.к. являются рулевыми и постоянно меняют угол наклона к дорожному покрытию. 

Автомобили с передним приводом характеризуется равномерным износом передних шин, как в центральной, так и в боковой части. Необходимо следовать инструкции по эксплуатации и периодически переставлять колеса согласно схеме из руководства. 

Неравномерное стирание

Нестандартный износ шин обычно свидетельствует о наличии неполадок в самой технике. Причины неравномерного износа шин довольно разнообразны.

1. Старение шины. Старение резины зависит от того, в каких условиях эксплуатировались (или хранились) колеса. При неправильном хранении эксплуатационные характеристики шины значительно ухудшаются – теряется эластичность, резина становится твердой, на ней появляются трещинки, особенно на боковинах покрышек, которые с каждым годом становятся более глубокими. Старение покрышек во время хранения усиливается при попадании на них прямых солнечных лучей, нарушении режима влажности и температуры воздуха. Под действием солнечных лучей из кислорода воздуха образуется ОЗОН, который способствует быстрому старению шины. По причине возможного разрыва не рекомендуется эксплуатировать шины старше 5 лет. 

2. Одностороннее стирание

Причины износа шин резины на одной стороне заключаются в неправильной геометрии подвески. При выявлении такого стирания следует проверить развал и схождение колес:

• износ внешней стороны – избыточный положительный развал или схождение;
• износ внутренней стороны – избыточный отрицательный развал или схождение;
• нулевой развал вызовет равномерное усиленное стирание шин и увеличит расход; 
• пиловидное изнашивание, когда рисунок внутреннего края начинает напоминать зубья пилы, – нарушение развала-схождения колес.

3. Эксплуатация шин с неправильным давлением

При высоком давлении средняя часть покрышки выпирает и быстро стирается. При недостаточном давлении шина прогибается и изнашивается по краям.

4. Многочисленные стирания по окружности свидетельствуют о неполадках в подвеске (пружины, рычаги, амортизаторы).

5. Локальные пятна износа на протекторе, как правило, являются результатом нарушения сбалансированности колеса и шины. Дисбаланс приводит к повышенным колебаниям управляемых колес, биению, дополнительным вибрациям кузова, потере устойчивости автомобиля при прямолинейном движении, затрудняет управление транспортным средством. При появлении пятен на шине нарушается симметричность изделия и покрышку необходимо заменить.

6. Плоская площадка – машина долгое время стояла без движения, либо произошло экстренное торможение или блокирование колес, поверхность резины шашек имеет типичный вид абразивного истирания при контакте с поверхностью асфальта. Такой дефект также может вызывать биение колес. 

Своевременно ремонтируя автомобиль, уделяя должное внимание осмотру колес перед выездом, придерживаясь спокойного стиля вождения, можно существенно продлить срок пользования комплектом покрышек.

Крутятся диски DVD | Мир ПК

Выбор оптического дисковода: прощай, CD?
Hi-Val DVD обыгрывает дисководы CD-ROM на их поле.

Технология DVD в настоящий момент доступна не каждому, но если вы хотите, чтобы ваш ПК был готов к работе с новейшими программами и позволял просматривать кинофильмы, этот обзор поможет вам сориентироваться.

При слове «DVD» у большинства людей сразу возникает мысль о дисках с фильмами, однако этот новый формат хранения данных подходит и для сферы деловых приложений. Технология DVD не только позволит вам насладиться «Титаником» на телеэкране, но и расширит возможности вашего компьютера. В тестовой лаборатории журнала PC World были испытаны пять настольных машин, оснащенных дисководами DVD-ROM. Кроме того, нам, наконец, удалось увидеть деловые программы, поставляемые на этих высокоемких носителях.

По мнению представителя компании Dataquest Мэри Бурдон, ручеек делового ПО на DVD в следующие несколько лет превратится в широкий поток. И чтобы в нем не утонуть, от вас потребуется не слишком много усилий и средств. Диски DVD-ROM более чем в семь раз вместительнее дисков CD-ROM (сравните: 4,7 Гбайт и 650 Мбайт), что позволяет поставщикам размещать на них такие заманчивые дополнения, как съемки объектов под разными углами зрения и звуковые дорожки на нескольких языках. Наши испытания показали, что новейшие накопители DVD-ROM способны читать диски CD-ROM без какой-либо потери производительности. Если вы установите декодер MPEG-2 (в виде платы расширения для шины PCI или программного пакета), то сможете смотреть DVD-фильмы. В отдельных случаях цена модернизации будет минимальной: DVD-ROM обойдется вам всего на 50 долл. дороже, чем накопитель CD-ROM.

Если вы принадлежите к многочисленной армии обычных пользователей, то вас наверняка обескураживает широкий выбор устройств оптического хранения информации. Что же лучше: довольствоваться пока дисководом CD-ROM или все-таки перейти на DVD-ROM, который также читает обычные компакт-диски? А может быть, имеет смысл приобрести записывающий накопитель, например CD-R или DVD-RAM? В случае, когда предпочтение на стороне DVD-ROM, какой следует выбрать набор: с платой декодера MPEG-2 или базирующийся на программном декодере? Какой из них лучше? Мы испытали отдельные дисководы DVD-ROM фирм Creative Labs, Hitachi, Sony и Toshiba (ценой от 102 до 135 долл.), а также установили и протестировали наборы DVD-ROM (включающие помимо накопителя плату декодера MPEG-2) компаний Creative Labs (250 долл.), Hi-Val (279 долл.), Newcom (229 долл.), Pacific Digital (229 долл.) и Sony (349 долл.). Кроме того, чтобы сравнить по быстродействию DVD с популярным оптическим форматом CD-RW, мы протестировали накопитель Hewlett-Packard CD-Writer Plus 8110i.

Решения, решения

На DVD-ROM стоит обратить внимание прежде всего пользователям делового ПО, стремящимся во всеоружии встретить следующее поколение программных продуктов на базе DVD, «домашним магнатам», питающим страсть ко всем технологическим новинкам, да и просто тем, кто захочет иногда посмотреть DVD-фильмы на компьютере.

Мысль модернизировать ПК довольно соблазнительна, но далеко не для всех. Несмотря на приближающуюся «кончину» CD-ROM, многие пользователи еще долго будут абсолютно удовлетворены этим почтенным форматом. В настоящий момент на DVD доступно всего несколько деловых приложений. Когда готовился этот обзор, нам было известно лишь о трех: всеамериканском телефонном справочнике PowerFinder фирмы PhoneDisc, программе для прокладки маршрутов AAA Map?n?Go компании DeLorme и мультимедийном справочнике Encarta корпорации Microsoft. Нужно также иметь в виду, что если вы хотите сами записывать диски или использовать накопитель для снятия резервных копий данных, то здесь не поможет ни CD-ROM, ни DVD-ROM. Для этого потребуется формат, допускающий запись, например CD-RW (см. врезку «Внимание, запись!»). Ну и, наконец, следует учесть, что за DVD-ROM придется заплатить несколько больше, нежели за CD-ROM: даже одиночные накопители (т. е. без декодера) стоят не менее 100 долл.

Если вы используете свой ПК исключительно в деловых целях и вас вполне устраивает накопитель CD-ROM со скоростью 4X или выше, можете не беспокоиться и снова поинтересуйтесь ценами на DVD-ROM, скажем, через полгода. Это подойдет и тем, кто покупает сразу по нескольку новых ПК (от десяти штук) и хочет потратить как можно меньше. Однако когда в вашем офисе пришла пора заменять некоторые дисководы CD-ROM и у начальства есть на это средства, имеет смысл приобрести накопители DVD-ROM без таких дополнений, как, например, декодер MPEG-2, особенно когда предполагается устанавливать их в новые машины. Если после рабочего дня вам хочется немного поиграть или посмотреть кинофильм, а ваша система имеет Pentium II-333 или более быстрый процессор, будет разумно поискать накопители DVD-ROM с программным декодированием данных в формате MPEG-2 (они стоят от 150 долл. и выше).

Мой офис, мой дом

Если вы пользуетесь ПК в малом или домашнем офисе, то DVD-ROM приобретает для вас еще большую привлекательность, особенно тогда, когда компьютер играет еще и роль станции для развлечений. Например, ожидая поздно вечером поступления факса, вы можете иногда запустить какую-нибудь DVD-игру либо посмотреть кино в одиночестве или со своими домочадцами, соединив ПК с телевизором. А поскольку дома у вас, скорее всего, один компьютер, вы вряд ли пожалеете потратить некоторую сумму, чтобы укомплектовать его самой лучшей моделью, особенно когда придется заменить медленный или вышедший из строя накопитель CD-ROM.

Если вы решили приобрести дисковод DVD-ROM, то сразу же выясните, какой декодер вам требуется — аппаратный или программный. Если вы хотите смотреть кинофильмы на телеэкране, то лучше купить набор DVD-ROM ценой от 229 до 349 долл., в который наряду с накопителем входит плата декодера MPEG-2. Этот вариант также рекомендуется владельцам тех ПК, у которых частота процессора не превышает 300 МГц, поскольку для эффективного программного декодирования необходим кристалл Pentium II с частотой 333 МГц и выше. Кроме того, плата декодера посылает изображение на телевизор напрямую через кабель, тогда как при использовании программных декодеров выходной сигнал поступает с видеоплаты, что зачастую ухудшает качество изображения. Однако если у вас уже есть достаточно быстрый ПК, дисковод DVD-ROM с программным декодером вполне заслуживает внимания, в частности тогда, когда вам не нужен вывод видео на телеэкран.

Если в ваши планы по комплектации малого или домашнего офиса входит покупка нового компьютера, мы советуем потратить на 150—300 долл. больше и отказаться от стандартной конфигурации с накопителем CD-ROM в пользу дисковода DVD-ROM с предустановленной платой декодера. Обычно вы не можете выбирать, устройство какой фирмы будет установлено в вашем ПК, но очень вероятно, что это будет Toshiba SD-M1202 или Hitachi GD-2500 (обе эти модели в наших тестах показали себя очень хорошо).

Но даже если вам сейчас не требуется аппаратный декодер MPEG-2, мы все равно рекомендуем его приобрести, ведь когда-нибудь и вы захотите посмотреть на своем компьютере кино или поиграть в DVD-игры. Самостоятельная установка таких плат может оказаться достаточно сложной.

А победителем стал…

Из пяти рассмотренных наборов звание «Лучший выбор», несмотря на высокую цену (349 долл.), получил дисковод фирмы Sony. Его установка не вызвала никаких проблем, работал он безукоризненно, в комплект поставки входило самое лучшее ПО, и, кроме того, отдельной похвалы заслужило отличное качество видео и звука.

Однако изделие Sony подойдет далеко не всем пользователям. Тем из них, кто ограничен в средствах и не боится осложнений, стоит обратить внимание на модели компаний Newcom и Hi-Val. Набор Newcom — один из самых дешевых в обзоре (299 долл.), а вариант с программным декодером MPEG-2 стоит 149 долл. Набор фирмы Hi-Val (279 долл.) также обеспечивает первоклассное качество изображения и звука. А вот набор Pacific Digital попросту не готов, поэтому от него лучше отказаться и подождать, пока компания не усовершенствует его аппаратную часть.

«Анатомия» набора DVD-ROM

Наилучший набор DVD-ROM должен иметь оптимальный баланс цены, возможностей, производительности, простоты установки и технической поддержки. Ценовой диапазон довольно широк — от 229 долл. за набор Newcom до 349 долл. за Sony. Как выяснилось в результате испытаний, для большинства пользователей наиболее предпочтительным будет самый дорогой набор фирмы Sony.

Наборы предоставляют примерно одинаковые возможности. Они содержат дисковод DVD-ROM, плату аппаратного декодера и несколько программ. В комплект поставки наборов Hi-Val, Newcom и Sony входит плата декодера MPEG-2 Hollywood Plus компании Sigma. (За 428 долл. Hi-Val также предлагает версию своего набора, позволяющую передавать видеосигнал от ПК к телевизору, расположенному в любом месте дома.)

Наиболее существенно различалось прилагаемое ПО, но даже тут в основном это касалось только игр и развлекательных программ. Среди протестированных наборов лишь изделие Sony комплектовалось приложением, которое может пригодиться в офисе: записанной на CD-ROM энциклопедией Unabridged Encyclopedia компании Funk & Wagnall.

При просмотре кинофильмов на большом мониторе или телевизоре четыре протестированных набора (кроме изделия Pacific Digital) обеспечивали впечатляюще высокое качество изображения и звука. Но набор компании Creative Labs, включающий отличную от остальных плату декодера MPEG-2, при уменьшении размера окна генерировал слегка размытую картинку. Однако нам очень понравился экранный DVD-проигрыватель Creative, напоминающий пульт дистанционного управления видеомагнитофоном и столь же простой в работе. Программное обеспечение фирмы Sigma почти так же полезно, но у него слишком много меню. Порой нам было трудно отыскать настройку даже таких элементарных операций, как установка языка или регулировка цветовой контрастности.

Тестирование показало, что при покупке DVD-ROM, как правило, не придется беспокоиться о его производительности. Все пять накопителей читали диски CD-ROM практически так же быстро, как стандартные дисководы CD-ROM, что же касается скорости чтения дисков DVD-ROM, то она отличалась у разных устройств весьма незначительно. Совсем другое дело — установка. Даже если вы не считаете себя новичком в технике, при покупке уделите внимание качеству технической поддержки, чтобы в случае возникновения проблем не просиживать понапрасну у телефона.

Сложности установки

Если вы решили приобрести дисковод DVD-ROM без платы декодера MPEG-2, то можете не волноваться. Установка самого накопителя настолько проста, что с ней справится даже самый неискушенный в технике пользователь. Для этого нужно всего лишь отключить кабели питания, данных и звука от дисковода CD-ROM, заменить его приводом DVD-ROM и соответствующим образом вновь подключить все провода. При первой установке нового накопителя на нем, возможно, придется изменить положение перемычки, определяющей устройство как ведущее или ведомое (master-slave). Но в любом случае установка дисковода DVD-ROM очень проста.

Совсем другая история с установкой платы аппаратного декодера MPEG-2. При выборе набора мы настоятельно рекомендуем обратить самое пристальное внимание на условия технической поддержки изделия и убедиться в том, что при возникновении проблем вы сможете вернуть набор продавцу. По большей части установка тестируемых моделей прошла гладко, однако при этом следует учитывать, что наборы испытывались на новенькой машине Dell Dimension PII-333, имеющей много незанятых разъемов расширения и два-три свободных аппаратных прерывания. Действуя по наиболее типичному сценарию, редактор журнала PC World столкнулся с таким количеством проблем при установке набора фирмы Hi-Val на свой компьютер Dell Dimension PII-300, что десятидневный период возврата денег успел закончиться до того, как он сумел их разрешить. Работники службы технической поддержки посоветовали предпринять целый ряд достаточно сложных мер, начиная с обновления BIOS компьютера и заканчивая перепрошивкой BIOS дисковода DVD-ROM и самостоятельного изменения настроек IRQ и адресов памяти. Тем не менее справиться с проблемой не удалось. Поставщики подтвердили, что сложности при установке — обычное дело. Как сказал представитель одной из фирм, «проблемы возникают даже у технически подкованных людей. Предполагается, что все должно быть Plug & Play, но слишком часто оказывается Plug & Pray» (игра слов: play — играть, pray — молиться. — Прим. ред.).

Самую сильную головную боль из протестированных наборов у нас вызвало изделие компании Pacific Digital. В наборе не оказалось кабеля для соединения платы декодера с видеоадаптером ПК. Один работник фирмы дал несколько сомнительный совет посчитать количество контактов на разъеме видеоадаптера и купить соответствующий кабель в компьютерном магазине. В комплект поставки набора Pacific Digital входил диск с драйверами, но когда инсталляция не удалась, другой служащий фирмы объяснил это тем, что некоторые партии дисков были без драйверов. Когда мы переписали нужные драйверы с Web-узла компании, проигрыватель заработал, но после того как мы попытались воспроизвести диск DVD, завис опять. Промучившись два дня, служба технической поддержки Pacific Digital отказалась от дальнейших попыток нам помочь и посоветовала бросить эту затею. В конце концов мы протестировали производительность дисковода, не устанавливая плату декодера. (Последний не влияет на быстродействие накопителя, а лишь декодирует видеоданные в формате MPEG-2, которые считываются с диска.)

Стремление к скорости

Судя по испытанным наборам DVD-ROM, при выборе оптического накопителя большинству покупателей не придется беспокоиться о скорости. Заявляемые производителем скоростные характеристики устройств не всегда соответствуют реальным, но если о накопителе DVD-ROM сказано, что он читает диски DVD со скоростью 2X или выше, то можете не волноваться.

Поскольку большинство ПО поставляется на дисках CD-ROM, необходимо, чтобы накопитель DVD-ROM при их чтении был сравним по производительности со стандартными приводами CD-ROM. Но нет причин для беспокойства: наиболее широко распространенные накопители CD-ROM лишь ненамного быстрее протестированных дисководов DVD-ROM (за одним заметным исключением — резвым изделием фирмы Hi-Val), однако эта разница в скорости настолько незначительна, что большинство пользователей ее просто не заметят. Кроме того, наборы продемонстрировали весьма схожую производительность при чтении дисков DVD-ROM.

В спецификациях дисководов CD-ROM каждый «икс» означает 150 Кбайт данных, передаваемых с диска за секунду. Каждый «икс», характеризующий накопитель DVD-ROM, соответствует 1350 Кбайт/с. Теоретически чем выше у накопителя X-показатель, тем быстрее передаются данные, однако это не всегда так, особенно если судить по результатам некоторых наших тестов с реальными приложениями. Например, приводы с заявленной скоростью чтения дисков CD-ROM 20X или 24X, как правило, оказывались быстрее изделия Creative Labs PC-DVD Encore 5X, у которого этот показатель составляет 32X.

Чтобы сравнить быстродействие дисководов CD-ROM и DVD-ROM, мы измеряли время, необходимое им для выполнения тестов с приложениями на CD-ROM (в отчет также включены результаты для приводов CD-RW и CD-ROM). Испытания заключались в инсталляции пакета Microsoft Office 97 Professional, прокладке международного маршрута с помощью программы DeLorme AAA Map?n?Go, поиске телефонных номеров в PhoneDisc Power Finder и выводе слайд-шоу Corel PhotoCD Labs 2.0, состоящего из 100 фотографий. Для накопителей DVD-ROM мы повторили тесты с пакетами PhoneDisc и AAA Map?n?Go, используя версии этих приложений на DVD-ROM.

В контрольной задаче с PhotoCD и двумя тестами PhoneDisc все дисководы финишировали с разницей во времени в несколько секунд. Более заметные различия показал тест с инсталляцией MS Office 97: у модели фирмы Creative Labs на эту задачу ушло на минуту больше времени, чем у типичного накопителя CD-ROM. Но хотя эта разница существенна, в реальной жизни она обычно не слишком важна — большинство пользователей весьма редко инсталлируют столь громоздкие приложения.

Где мы действительно увидели большой разрыв в производительности, так это в тесте с прокладыванием маршрута с помощью пакета DeLorme AAA Map?n?Go в версии на CD-ROM. Если вам часто приходится пользоваться такого рода программами, то лучше работать с быстрым накопителем CD-ROM или приобрести версию пакета на DVD. При тестировании с помощью диска CD-ROM набор DVD-ROM фирмы Hi-Val справился с задачей чуть быстрее чем за 3 мин; у обычного накопителя CD-ROM на то же самое ушло около 4 мин. Получившему звание «Лучший выбор» дисководу DVD-ROM фирмы Sony потребовалось на это почти 6,5 мин. А вот при использовании диска DVD-ROM модель Sony пришла к финишу всего за 48 с — минимальное время среди всех испытанных накопителей.

Купить — сейчас, играть — позже

По здравом размышлении становится ясно, что пока еще дисковод DVD-ROM нужен лишь немногим пользователям. Однако если вы решили купить новый ПК или вам нужно заменить накопитель CD-ROM, обратите внимание на DVD-ROM, которые становятся привлекательнее день ото дня, благо цены на них снижаются, и ожидается появление DVD-дисков с деловым содержанием. А если ваше сердцебиение учащается при виде игр и фильмов на DVD, то здесь вообще открываются широкие горизонты. Сегодня многие пользователи регулярно вставляют в свои ПК музыкальные компакт-диски. И недалеки уже те времена, когда вы будете делать то же самое с дисками, на которых записаны ваши любимые фильмы.

---

Лучший выбор

Установка набора DVD-ROM может стать сущим кошмаром, поэтому очень важно, чтобы поставщик обеспечивал хорошую техническую поддержку своего устройства. Последнее и стало одной из главных причин, по которой звание «Лучший выбор» получил дисковод Sony DDU-220E/H5X DVD-ROM, даже несмотря на его высокую цену (349 долл.). Кроме того, данный накопитель при воспроизведении DVD обеспечивает близкое к безупречному качество вывода видео и звука, а также имеет наилучший в обзоре набор прилагаемого ПО, включающий Funk & Wagnall Unabridged Encyclopedia на CD-ROM.

---

О тестировании. Дисководы тестировались на скорость чтения с помощью набора сценариев, выполняющих наиболее распространенные задачи: четыре — при чтении CD-ROM и две — при чтении DVD-ROM. Измерялось время полного завершения дисководами каждого сценария. В тестах с CD-ROM определялось время копирования инсталляционных файлов пакета Microsoft Office 97 Professional, создания дорожного маршрута в программе DeLorme AAA Map?n?Go, поиска 47 номеров на диске PhoneDisc и вывода на экран 100 фотографий с диска Corel PhotoCD. В тестах с DVD-ROM повторялись контрольные задачи с DVD-версиями пакетов DeLorme и PhoneDisc. Все дисководы тестировались в среде Windows 98 на машине Dell Dimension Pentium II-333 с 64-Мбайт ОЗУ, 10-Гбайт жестким диском и встроенной графической системой на базе ATI Rage Pro 3D 2X AGP.
1 Средние результаты моделей Sony CDU-701 и Toshiba XM-6202B.
2 Средние результаты моделей Hitachi GD-2500 и Toshiba SD-M1202
3 Hewlett-Packard CD-Writer Plus 8110i.

Сравнительные характеристики наборов DVD-ROM

Модель

Цена с аппаратным декодером в США, долл.

Цена с программным декодером, долл.

Общая оценка1

Производительность

Возможности

Установка

Поддержка

Документация

Комментарии

Модель привода/цена, долл.

Плата декодера MPEG-2

1

*Sony DDU-220E/H5X DVD-ROM (www.sony.com)

349

—

Отлично

Хорошо

Отлично

Очень хорошо

Очень хорошо

Отлично

Дорогой накопитель, но он прост в установке и обеспечивает великолепное качество изображения и звука.

Sony DDU220E/—

Sigma Designs Hollywood Plus

2

Creative Labs PC-DVD Encore 5X (www.soundblaster.com)

250

—

Хорошо

Очень хорошо

Приемлемо

Хорошо

Приемлемо

Очень хорошо

Простая установка, экранный проигрыватель DVD работает как телевизионный пульт ДУ. В некоторых режимах экрана изображение было размытым.

Creative DVD5240E/125

Creative Dxr2

3

Hi-Val DVD-3 (www.hival.com)

279

149

Хорошо

Очень хорошо

Приемлемо

Хорошо

Приемлемо

Слабо

Превосходное качество изображения и звука. Нет некоторых инструкций по установке.

Toshiba SD-M1202/135

Sigma Designs Hollywood Plus

4

Newcom Cinema II Plus2 (www.newcominc.com)

229

149

Хорошо

Очень хорошо

Хорошо

Хорошо

Приемлемо

Отлично

Замечательно низкая цена, превосходное качество изображения и звука, простая установка.

Hitachi GD-2000/102

Sigma Designs Hollywood Plus

5

Pacific Digital DVD 2X DVD-ROM (www.pacificdigitalcorp.com)

229

—

Слабо

Очень хорошо

Ограниченно

Слабо

Приемлемо

Отлично

Этот набор покупать не стоит, по крайней мере, данную версию. Отсутствие кабелей и драйверов затрудняет установку, а сообщения об ошибках недокументированны.

Hitachi GD-2500/125

Sigma Designs Ventura II

* Лучший выбор
1 Составлена из оценок простоты установки (35%), производительности (25%), цены (20%), возможностей (10%) и уровня технической поддержки (10%).
2 С начала года поставляется с дисководом 5X/24X DVD-ROM.

---

Внимание, запись!

Хотя наиболее популярными оптическими форматами хранения информации сегодня являются DVD-ROM и CD-ROM, ни один из них не позволяет записывать свои собственные диски. Если вам требуется сохранять резервные копии файлов, создавать дистрибутивные диски с вашими собственными программами, изготавливать звуковые компакт-диски или копировать диски CD-ROM, в вашем распоряжении имеются два формата, допускающие запись: CD-RW и DVD-RAM. Оба они завоевывают себе ниши на рынке, позволяют читать и копировать оптические диски и, наконец, очень удобны для изготовления резервных копий.

Все еще мир CD

Значительно более устоявшийся и широко распространенный из этих двух форматов — CD-RW. На него имеет смысл полагаться тогда, когда вам требуется записывать и распространять диски. Накопитель CD-RW стоит около 300 долл. и позволяет создавать как оптические диски с однократной записью (CD-R), так и перезаписываемые (CD-RW). Диски CD-R обладают особой привлекательностью, поскольку стоят около доллара за штуку и их можно прочитать на большинстве ПК. Перезаписываемые диски CD-RW и DVD-RAM значительно дороже — 10—15 и 20—50 долл. соответственно, и не на всякой машине найдется совместимый с ними накопитель.

Тем не менее дисковод CD-RW не для всех будет универсальным решением. Эти накопители не поддерживают формат DVD-ROM. Кроме того, хотя приводы CD-RW быстро считывают данные, они довольно медлительны при записи: копирование диска CD-ROM может занять от получаса до нескольких часов. Впрочем, если вы заинтересованы главным образом в создании своих собственных дисков, скорость записи для вас не слишком важна, а восстановление данных с диска CD-RW порой происходит быстрее, чем с ленточного или Zip-накопителя. Однако если вам часто приходится делать резервные копии очень больших файлов или снимать точную копию жесткого диска, то разумнее применять более вместительное устройство, например ленточный накопитель или дисковод DVD-RAM.

Формат DVD-RAM появился прошлым летом. Он обладает многими преимуществами DVD-ROM, включая возможность запуска программ на CD- и DVD-дисках. На одной стороне диска DVD-RAM умещается до 2,6 Гбайт информации (296 мин звука), что более чем в четыре раза превышает емкость дисков CD-R и CD-RW. Эти особенности делают DVD-RAM соблазнительным выбором для тех пользователей, которые действительно нуждаются в дополнительном пространстве, например при резервном копировании больших объемов данных или создании громоздких мультимедийных файлов со звуковым сопровождением на нескольких языках и многочисленными видами объектов под разными углами зрения. Однако будьте готовы раскошелиться: такие дисководы стоят от 500 до 1000 долл.

Главный конкурент DVD-RAM — поддерживаемый Sony и другими компаниями формат DVD+RW. Он обладает замечательной обратной совместимостью с накопителями DVD-ROM, у него выше, чем у DVD-RAM, скорость записи и чуть больше емкость (до 3 Гбайт на сторону). Первые дисководы DVD+RW должны появиться этим летом. По мнению специалистов, цены приводов и дисков будут примерно на том же уровне, что и на DVD-RAM. Однако нужно иметь в виду, что форматы DVD+RW и DVD-RAM взаимно несовместимы, т. е. в накопителе DVD+RW нельзя читать диск DVD-RAM и наоборот. Наряду с фирмой Sony выпускать накопители DVD+RW планируют компании Hewlett-Packard, Mitsubishi, Philips и Ricoh.

Но доминировать будет DVD

В настоящий момент самым «талантливым» среди дисководов является CD-RW. Это единственный накопитель, способный помимо своего формата записывать дешевые диски CD-R, которые можно прочитать практически на любом ПК. Однако если вам часто приходится выполнять резервное копирование больших объемов данных, вы не стеснены в средствах и не хотите изготавливать дистрибутивные диски, советуем внимательно приглядеться к DVD-RAM. Какой из форматов будет превалировать? Поскольку потребности в быстрых и высокоемких накопителях ежедневно возрастают, можно с уверенностью сказать, что окончательный стандарт будет базироваться на технологии DVD.

---

Мощный ЦП — программный декодер

Промышленные гиганты вроде Intel уже давно расхваливают достоинства программного DVD. Однако еще недавно, когда мы пытались воспроизводить фильмы с помощью программного декодера, картинка дергалась и останавливалась, отдельные кадры пропадали, а ЦП еле «удерживался на плаву». Теперь же, с появлением «высокооктановых» процессоров, просмотр фильмов на компьютере с помощью программного DVD наконец-то превратился в приятное занятие.

Программные декодеры MPEG-2, включающие в себя органы управления воспроизведением фильмов, обладают множеством преимуществ. Для начала скажем, что они значительно дешевле, чем аппаратные декодеры. Некоторые поставщики, например Dell, даже комплектуют ими свои ПК, оснащенные накопителями DVD-ROM. Еще приятнее то, что с программным декодером вам не придется так мучиться при его установке, как это зачастую бывает с аппаратными. А если ваш компьютер имеет достаточно быстрый процессор, то программный декодер может работать даже лучше, чем аппаратный. Основной недостаток программного решения: с его помощью порой не удается получить изображение приемлемого качества на экране телевизора. Как правило, картинка, выдаваемая на телеэкран видеоадаптерами с ТВ-выходом, имеет не такую высокую резкость, как обеспечиваемая специальной платой декодера.

Многие из наиболее популярных утилит для воспроизведения DVD-фильмов, включая ту, что мы испытали при тестировании набора фирмы Newcom, базируются на программе Zoran SoftDVD Navigator. При инсталляции и работе ПО у нас не возникло никаких проблем. На системе с процессором Pentium II-333 фильмы и игры выглядели великолепно: никаких пропущенных кадров, искажений и подергиваний. Судя по нашей субъективной оценке, изображение имело практически такое же качество, как у платы декодера MPEG-2 Sigma Hollywood Plus, а стереозвук был превосходным. Пакет SoftDVD Navigator обеспечивает управление такими функциями, как воспроизведение, стоп-пауза, быстрая перемотка вперед-назад и регулировка громкости. Как показали испытания, некоторые функции у проигрывателя Zoran работают более «гладко», чем у DVD-наборов с аппаратными декодерами.

Вывод: если у вас достаточно быстрый ПК и вам не нужно получать изображение на телеэкране, то вполне подойдет набор DVD с программно реализованным декодированием. Он дешевле, проще в установке и — если в достатке процессорная мощность — обеспечивает впечатляюще высокое качество изображения.

Выбор оптического дисковода: прощай, CD?
Hi-Val DVD обыгрывает дисководы CD-ROM на их поле.

Что делать, если PS2 не читает диски

Решение вопроса, что делать, если PS2 не читает диски, можно разбить на две части:

• Сначала проверить сами диски – это любимые действия, предлагаемые самой Сони.
• Второе — проверить уже сами механизмы Плейстейшен, это уже для тех, кто не боится рисковать и умеет держать в руках отвёртку, хотя наука, прямо скажем, элементарная.

Предложения от производителя

Эти предложения, в принципе, верны: ну что палить из пушек по воробьям, что лезть в механику, если всё гораздо проще, вы используете просто негодные диски.

Таким образом:

1. Проверяем состояние самого диска — он должен быть без жирных пятен и без видимых царапин. Если царапины есть, то проверим диск на всякий случай на другой приставке, но, в общем, лучше его сразу выбросить. Если царапин нет, протираем всю поверхность диска специальными салфетками для CD/DVD и пытаемся прочитать диск снова.
2. Если диск не читается, пытаемся заменить его на другой (третий, четвёртый), гарантированно проверенный на другой консоли Sony PlayStation. Если с теми всё в порядке, значит, нужно «выбросить» диск, проблема в нём.

   Можно попробовать прочитать диск на другой консоли, если и там нелады, то судьба диска предрешена — как сказал Билли в «Острове сокровищ», он плохо кончит. Если же диск на другой консоли читается, то возникает повод строить планы ремонта вашей ПС2.

3. Не забываем следить за релизами, выпускаемыми производителем. В одном из них Сони прямо не рекомендовала использовать PB-диски, они «садят» лазер приставки, вот почему со временем PS2 перестала читать диски. Тут надо сказать, что лазер сам по себе, по технологии, садится. Всё дело в том, что игровые PB делают этот процесс заметно быстрее. Справедливости ради нужно сказать, что надо ещё и выбирать самих производителей дисков, не стоит покупать левые диски с играми, неизвестно где скопированные и неизвестно на какие болванки. Некоторые используют PB-диски не один месяц, и всё в порядке.
4. Попробуйте проверить, а считывает ли ваша приставка диски другого формата — возможно, проблема глобальная и связана с самой консолью, она не хочет воспринимать диски именно одного какого-то формата. Решения у этой проблемы нет — считайте, что это такая особенность вашей консоли «по жизни», что называется. Вы просто не будете использовать игры на дисках этого формата.
5. Если проблема действительно связана с PB-диском, попробуйте записать игру на другой такой же, возможно, неправильно или с ошибками была произведена запись.

Если все эти манипуляции с дисками не дали результата, то, по мнению Сони, делать нечего, нужно нести изделие в сервис-центр. Возможно, это и правильно. В любом случае имейте в виду, что Sony не поставляет официально запасные детали для своих приставок и всё, что вы найдёте на рынке, это «китайское» или снятое с других приставок.

Пытаемся определить причину самостоятельно

Причиной отсутствия отклика консоли, после того как в дисковод был установлен диск, может быть то, что он просто не крутится. Для выяснения этой ситуации:

1. Проводим визуальный осмотр привода приставки — и речи не может быть ни о каких посторонних предметах, пыли или волосах.

   Осмотрите шлейф — никаких переломов и трещин, хотя, учитывая его гибкость, и непонятно, как они могут появиться

2. Проверьте состояние контактов, предохраняющих привод от включения при снятой крышке. Возможно, контакты нарушены и не воспринимают крышку сверху, для них она всегда снята.
3. Проверку контактов можно провести, и не устанавливая диска. Просто нажмите на контакты и подайте питания. Двигатель должен заработать, а лазер выдвинуться вперёд.
4. При отключённом двигателе проверьте плавность хода сборки лазера по направляющему металлическому стержню. Если ход затруднён, поверхность стержня необходимо смазать.
5. Проверяем также предохранители, через которые на лазер подаётся питание в 8,5 В. Лучше всего их просто заменить на гарантированно годные.
6. Решение о замене лазера принимается, если напряжение на нём есть, головка идёт к центру, но линза не светится.
7. Решение о замене чипа (а это его приобретение и работа по чиповке) принимается тогда, если диски раскручиваются, лазер в порядке, но не происходит передача информации.
8. Внимательно контролируем саму скорость вращения диска, именно по ней система определяет тип установленного диска — CD или DVD. Но если скорость такова, что определение невозможно, то вращение просто прекращается. Такая ситуация требует замены двигателя.
9. Проверку качества работы двигателя проводим вручную — вращение должно быть плавное, без усилий, при хорошо держащемся на своём месте диске его пластиковые фиксаторы не должны быть поломаны.

   Контролируем характер вращения диска не только по горизонтали, но и по вертикали — из-за смещений во вращении диска сильно падает качество считывания информации лазером, он слишком часто и неточно начинает менять фокус линзы

Не торопитесь, правда, с далеко идущими выводами по поводу замены двигателя и лазера, возможно, у вас заменён чип на приставке и нужно просто её перезагрузить. Но действительно часто кардинальным решением проблем является замена двигателя и лазера.

Первое решительное действие — меняем двигатель

Если принято решение заменить двигатель и есть «китайский» новый претендент, то делаем так:

1. Откручиваем 6 винтов крепления задней крышки. Пять из них находятся под ножками, и один под идентификационной наклейкой.
2. Снимаем крышку — очень аккуратно, она держится ещё на защёлках с двух сторон, со стороны разъёмов и справа (разъёмы от себя). Тут важно будет не торопиться, чтобы прочувствовать характер фиксации крышки.
3. Проверяем вращение диска, зажав контакты-датчики — они находятся по диагонали, по краям конструкции.
4. Вынимаем шлейф двигателя.
5. Откручиваем три винта его крепления (обращаем внимание, четвёртый «не про нас», он крепит плату управления и двигатель).
6. Устанавливаем новый двигатель на место. Закручиваем винты.
7. Очень бережно вставляем шлейф. Возможно, придётся «помучиться» с длиной шлейфа, значит, нужно слегка собрать его в гармошку и зафиксировать (скотчем лучше всего).
8. Устанавливаем на место крышку — очень аккуратно снова с защёлками и разъёмами.
9. Закручиваем 6 винтов.
10. Двигатель заменён.

Второе решительное действие — меняем лазер

Смена лазера заключается в выполнении следующих операций:

1. Снова снимаем крышку.
2. Откручиваем винт фиксации лапки червячной передачи.
3. Откручиваем два винта фиксации конструкции направляющего стержня лазера.
4. Извлекаем направляющий стержень, при необходимости его смазываем.
5. Отсоединяем от лазерной головки шлейф.
6. Устанавливаем на место новый лазер.
7. Собираем конструкцию до крышки, в обратном порядке.
8. А вот теперь очень важное, о чём многие забывают. Чтобы всё заработало, необходимо распаять перемычки, предохраняющие лазер от статического электричества во время работы с ним при установке («защита от шальных рук»). Перемычки легкодоступны, но находятся в неприметном месте — сбоку, со стороны основной управляющей платы изделия, ближе к шлейфу.
9. Когда перемычки распаяны, можно завершать сборку и приступать к проверке выполненной замены.

Все эти операции не столько очень важны, сколько полезны, чтобы не забывать, где у вас дома находятся отвёртки и паяльник. Но всегда имеем в виду, что при недостатке времени и навыков всегда с подобными ремонтами лучше обращаться в сервис-центры. Если, конечно, вы не рассматриваете свою PlayStation 2 как полигон для испытаний своих навыков ремонтника электроники.

Раскраска диска для определения направления его вращения

Представьте себе вращающийся диск, например DVD. У вас есть в распоряжении черная (Ч) и белая (Б) краски. На краю диска установлен небольшой датчик, который определяет цвет под ним и выдает результат в виде сигнала. Как бы вы раскрасили диск, чтобы было возможно определить направление вращения по показаниям датчика?

Дадим небольшое пояснение к задаче. Первое, что нужно иметь ввиду, это то, что нельзя наблюдать за самим диском. Например, вы сидите в офисе, а диск вращается в закрытой лаборатории. Единственная возможность определить направление вращения — использовать оцифрованные показания датчика, и ничего больше.

Датчик фиксирует цвет точки в непосредственном месте установки в последовательные моменты времени. Показания представляются в виде «ЧЧЧББ...». Задача сводится к такой раскраске диска, где последовательность показаний отличается при вращении в прямую и в противоположную стороны, то есть последовательность не должна быть палиндромом.

Палиндромы — это такие слова или фразы, которые читаются задом наперед так же как и обычным образом. Например: топот, ротор, «лезу в узел». Придумать палиндром не так легко, в то время как привести пример асимметричной фразы очень просто. Может показаться, что так же легко придумать такую раскраску диска, однако возникает две сложности. Во-первых, в постановке задачи мы ограничиваемся только 2 буквами Ч и Б. Во-вторых, нам нужно избавиться от циклического палиндрома, так же, как и от обычного.
Например, нельзя покрасить половину диска в белый цвет, а вторую половину в черный. Показания будут как «ЧБЧБЧБЧБЧБ». В обычном смысле это не палиндром, но это циклический палиндром. То есть, если соединить начало и конец последовательности, то получим одинаковые показания при вращении как по часовой стрелке, так и против. При наблюдении за бесконечным потоком показаний нельзя сказать, в каком направлении вращается такой диск.

Не все регулярные последовательности являются циклическими палиндромами. Если бы нам были доступны 3 цвета: черный (Ч), белый (Б) и красный (К), то можно нарисовать 3 одинаковых по площади сектора разных цветов. Тогда по часовой стрелке показания были бы вроде «ЧЧЧКККБББ», а наоборот «ЧЧЧБББККК». В данном случае они легко различимы. В первых показаниях красный сразу следует за черным, а на вторых показаниях красный следует за белым.

Изначальная постановка задачи не допускает использование третьего цвета, но позволяет взамен использовать раскраску «зебру». Один из трех секторов можно закрасить множеством тонких полос с чередованием черного и белого цветов. Тогда хорошо заметно, когда частые полосы идут после черного сектора (по часовой стрелке) или после белого сектора (против часовой стрелки).

Это решение можно улучшить. Ведь вам не сказано, насколько быстро вращается диск и с какой частотой датчик в состоянии регистрировать изменения цвета (грубо говоря, задержка экспозиции). Диск может вращаться настолько быстро, что датчик будет регистрировать цвет только одного места на диске и пропускать все остальные. Это может ввести в заблуждение при интерпретации полученных показаний.

Очевидно желание сделать меньшее число полос, а сами полосы шире, насколько это возможно. На самом деле достаточно 2 полосы в «полосатом секторе», если, конечно, они противоположного цвета, по отношению к смежным секторам.

При такой раскраске и при условии возможности снятия 6 показаний за 1 оборот, поворот по часовой стрелке будет давать последовательность вроде «ЧЧБЧББ», а против часовой стрелки, эта последовательность будет идти в обратном порядке.

Также представляет интерес похожая задача, где диск уже раскрашен на две половинки в черный и белый цвета. Допускается установка неограниченного числа фиксированных датчиков у края диска. Вопрос: сколько датчиков требуется установить для определения направления вращения?

Все что мы может получить с одного датчика (при новой постановке задачи) — это соотношение черного и белого в покраске, что и так известно (50/50). Если мы возьмем 2 датчика и разместим их диаметрально противоположно, то вновь не получим ничего полезного, так как второй датчик всегда будет давать противоположное показание.

Вместо этого, можно разместить 2 датчика рядом, например первый датчик в произвольном месте, а второй в 10 градусах по часовой стрелке от первого. Большую часть времени оба датчика будут давать одинаковые показания, однако, при смене цветов, один датчик заметит изменение раньше, чем другой.

Показания датчиков могут выглядеть следующим образом:
Датчик 1: ЧЧБББ
Датчик 2: ЧЧЧББ

Такие наблюдения означают, что переход Ч-Б фиксируется первым датчиком раньше, чем вторым. В этом случае переход Ч-Б и сам диск должен вращаться по часовой стрелке. Если это изменение, наоборот, фиксируется вторым датчиком раньше чем первым, то вращение происходит против часовой стрелки.

_{Разбор взят из книжки «Are You Smart Enough to Work at Google?».}

Как работает сцепление, каковы его типичные неисправности, и как их избежать

Как работает сцепление?

В большинстве легковых автомобилей с механической коробкой передач используется сухое однодисковое сцепление. Его конструкция довольно проста: это два взаимно прилегающих диска – ведущий (корзина) и ведомый, выжимной подшипник и система привода. В однодисковом варианте первичный вал коробки передач входит в шлицевую муфту в центре ведомого диска, а поверхности маховика двигателя, накладок ведомого диска и нажимного диска корзины плотно прилегают друг к другу. За счет этого и обеспечивается передача потока мощности от двигателя к коробке передач, причем исправное сцепление спокойно “переваривает” всю мощность, развиваемую двигателем.

В обиходе ведущий диск сцепления, включающий в себя нажимной диск (с гладкой блестящей поверхностью), диафрагменную пружину (лепестки в центре) и кожух, называют корзиной

При нажатии на педаль сцепления выжимной подшипник воздействует на пластинчатые пружины корзины, из-за чего поверхности ведомого и ведущего дисков рассоединяются. Соответственно, происходит отключение первичного вала от маховика – то есть, физическое рассоединение двигателя и коробки передач, что позволяет переключить передачу или включить “нейтралку”. При включении сцепления (отпускании педали) выжимной подшипник перестает давить на пластинчые пружины, и диски снова смыкаются, а демпферные пружины в центральной части ведомого диска гасят крутильные колебания, возникающие в движении.

Хорошо видны четыре демпферные пружины ведомого диска сцепления, а также изношенные фрикционные накладки

При нормальной работе сцепления оно не привлекает к себе внимания. Но при его неисправности водитель, к примеру, не сможет включить передачу или тронуться с места. Какие же возможны проблемы?

Какие неисправности могут возникнуть при работе сцепления?

Итак, с какими же проблемами в работе сцепления можно столкнуться на практике? Во-первых, это неполное выключение сцепления — как говорят опытные водители, оно “ведёт”. При нажатии педали поверхности маховика и ведомого и ведущего дисков в таком случае не размыкаются полностью, и попытки переключить передачу сопровождаются хрустом и скрежетом кареток сихронизаторов, ведь полного разъединения коробки передач и мотора не происходит.

Обратная неприятность – пробуксовка сцепления: то есть, его неполное включение. При этом поверхности маховика, ведомого диска и ведущего диска, наоборот, неплотно прилегают друг к другу и проскальзывают, из-за чего может возникнуть характерный запах горелых фрикционных накладок ведомого диска, а попытка резко набрать скорость приводит лишь к увеличению оборотов коленчатого вала. От двигателя на колёса при этом передается лишь небольшая часть мощности – до тех пор, пока износ поверхностей не становится критическим.

Если сцепление «буксует», вместо автомобиля «разгоняется» только стрелка тахометра

Наконец, возможны и такие неисправности, как возникновение вибраций и посторонних призвуков при включении-выключении сцепления.

Из-за чего возникают неисправности сцепления?

Обычно каждая возникшая проблема со сцеплением имеет свою предысторию. К примеру, сцепление может начать буксовать из-за сильного износа на больших пробегах автомобиля, когда фрикционные накладки ведомого диска износились, а рабочие поверхности корзины и маховика имеют выработку. 

Во-вторых, сцепление можно просто “сжечь” — например, по неопытности или после длительных перегрузок. Такое, к примеру, бывает у любителей длительных выездов “враскачку” на бездорожье или в глубоком снегу, а также у поклонников резких стартов с педалью газа в пол. 

Нередко “поджигателями” сцепления являются малоопытные автомобилисты, которые, чтобы избежать рывков и дерганий, удерживают сцепление не полностью включенным из-за слегка нажатой педали.

Педаль сцепления нужно выжимать только для переключения передач – привычка держать ногу на педали провоцирует износ

Постоянная взаимная пробуксовка поверхностей диска, маховика и корзины губительна в первую очередь для фрикционных накладок. Во-вторую – для корзины и маховика.

Проблемы со сцеплением могут возникнуть и при неисправном выжимном подшипнике, который начинает “грызть” нажимные лепестки корзины. 

Неисправность выжимного подшипника обычно диагностируется довольно легко: если на холостом ходу слышен посторонний звук в районе коробки передач, а при выжиме педали сцепления шум пропадает, то виновником с большой долей вероятности является именно он. Если не поменять подшипник вовремя, вскоре он может привести к выходу из строя самой корзины, из-за чего придется заменить узел в сборе.

Вибрации (особенно во время старта с места) обычно возникают из-за ослабленных демпферных пружин ведомого диска либо коробления (расслоения) фрикционных накладок.

 Как правило, это происходит из-за грубого обращения с трансмиссией — резких стартов с места и ударного воздействия, связанного с дополнительной нагрузкой – например, буксировкой тяжелого прицепа или длительной езды внатяг на бездорожье.

В упрощенном виде неисправности сцепления сводятся к трём категориям – не включается, не выключается, и работает с вибрацией.

Есть ли не совсем типичные примеры неисправности сцепления?

Помимо типовых случаев неисправности сцепления на практике встречаются и другие примеры его неправильной работы. Рассмотрим несколько случаев.

В первом случае через несколько месяцев после покупки машины сцепление постепенно стало буксовать все больше и больше, пока машина практически не перестала трогаться с места. Новый владелец «сдался» и поехал в сервис, где сняли коробку передач и демонтировали само сцепление. К удивлению механиков и хозяина, ведомый диск оказался в отличном состоянии – судя по всему, его меняли незадолго до продажи автомобиля.

Сцепление отчаянно буксует, а снятый диск – практически без следов износа!

А вот рабочие поверхности корзины и маховика оказались предельно изношенными – настолько, что новый диск контактировал с ними буквально в паре мест по радиусу, а не прижимался по всей поверхности. Разумеется, говорить о нормальной работе сцепления не приходилось – две тонкие «полосы контакта» никак не могли передать крутящий момент от маховика к первичному валу коробки передач. 

Вдобавок корзина имела явные следы перегрева в прошлом, на что красноречиво указывал синий цвет рабочей поверхности диска. А внутри «колокола» коробки передач обнаружились остатки фрикционных накладок старого диска в виде характерного черного порошка.

 Вывод прост: сцепление «сожгли», но вместо полноценной замены узла в сборе ограничились установкой дешевейшего ведомого диска. Это условно восстановило работоспособность сцепления, что позволило продать машину без лишних вложений.

Второй пример немного похож на первый: сцепление тоже начало сильно буксовать, хотя после вскрытия следов выработки на поверхностях маховика, корзины и накладках диска не наблюдалось. Зато там в изобилии присутствовало моторное масло, попавшее в сцепление из-за негерметичного заднего сальника коленчатого вала. Под машиной давно появлялись характерные капли (и даже лужицы) масла, но хозяин решил отложить решение вопроса «до лучших времён», поскольку демонтаж коробки передач — не самая дешевая процедура. В итоге пришлось не только платить за сборочно-разборочные работы и замену потёкшего сальника, но и менять ведомый диск.

Третий случай – пожалуй, наиболее нетипичный. При очередном переключении передач во время движения со стороны коробки передач раздались посторонние звуки, которые возникали при попытке отпустить сцепление даже при выключенной передаче! Владельцу пришлось на буксире ехать в сервис, где в снятом сцеплении обнаружился редкий казус: центральная часть ведомого диска (со шлицами) проворачивалась относительно остального диска. 

При этом первичный вал мог «стоять», в то время как прижатые корзиной и маховиком накладки ведомого диска вращались. Разумеется, ни о каком переключении передач при такой поломке речь не шла, из-за чего и пришлось прибегнуть к буксирному тросу. Однако возникла эта проблема отнюдь не на ровном месте: владелец признался, что накануне ему довелось дважды буксировать автомобиль аналогичной массы, причем процесс сопровождался рывками и стартами на подъемах. Итог вполне закономерен.

Наряду с тормозными дисками и колодками сцепление относится к тем узлам, ресурс которых прямо связан с манерой езды водителя и особенностями эксплуатации машины.

Как избежать проблем со сцеплением?

Чтобы продлить жизнь сцеплению, достаточно соблюдать несколько несложных правил. Во-первых, нужно следить за его правильной регулировкой, иначе сцепление может как «вести», так и «буксовать». Во-вторых, нельзя перегружать сцепление – к примеру, интенсивно и долго буксовать в снегу или грязи, резко стартовать, переключать передачи при не полностью выжатой педали сцепления, держать её в полувыжатом состоянии и так далее. Наконец, нужно с осторожностью относиться к просьбам «дотащить на буксире», особенно если состояние сцепления неизвестно, а масса буксируемого автомобиля аналогична или превышает вес собственной машины. Конечно, сцепление может выйти из строя вследствие банального износа или заводского брака, но зачастую в его преждевременной кончине виноват тот, кто выжимает крайнюю левую педаль.

Упражнение: Изготовление вращающегося диска

Сделайте вращающийся диск

Описание: Учащиеся узнают о постоянстве зрения, сделав вращающийся диск или двигательную игрушку

Цель: Продемонстрировать стойкость зрения

Продолжительность занятия: 45 минут; это мероприятие можно разделить на два дня. Обратите внимание, что инструктору может быть полезно заранее изготовить вращающийся диск для демонстрации ученикам.

Материалы:

• Каталожные карточки 3 x 5 дюймов или плотная бумага
• Циркуль или шаблон для создания 3-дюймовых кругов
• Клей или лента
• 2 куска бечевки длиной 15 дюймов на ученика
• Пробойник
• Ножницы
• Карандаши
• Мелки, фломастеры, цветные карандаши

Шагов:

1. Раздайте учащимся 2 листа бумаги или карточки.Пусть они начертят на каждом круге диаметром 3 дюйма.

2. Ученики должны нарисовать две картинки в кружках. Это может быть что угодно, но вращающиеся диски работают лучше всего, когда изображения связаны друг с другом, так что вместе они образуют одно, имеющее смысл. Например, ветка дерева на одном и птица на другом.

3. Вырежьте кружочки.

4. Приклейте круги вплотную друг к другу, вытянув их стороной наружу. Одно изображение должно быть вверх ногами, а другое – вверх ногами. Это важно: если они не противоположны друг другу, уловка не сработает.

5. Проделайте отверстия с обеих сторон карточек прямо напротив друг друга.

6. Проденьте шнур через каждое отверстие.

7. Вытяните струны, по одной в каждую руку, и наматывайте игрушку, переворачивая диск снова и снова, делая повороты на струнах.

8. Отпустите и осторожно потяните за веревочки, чтобы игрушка начала вращаться.

Что происходит?

Когда что-то движется перед нашими глазами очень быстро, мозгу трудно удерживать каждую картинку отдельно.Ваш мозг на самом деле продолжает видеть одну картинку в течение очень короткого момента даже после того, как диск перевернулся на другую сторону. Это называется постоянством зрения. Когда вы вращаете диск, ваш мозг смешивает два изображения в одно.

Вращающиеся диски или тауматропы (tho-ma-tropes) были изобретены в 1827 году доктором J.A. Париж. Название происходит от греческого, что означает «чудо-токарь».

Совмещение вращающихся черных дыр и аккреционных дисков | Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества

Абстрактные

Мы рассматриваем момент совмещения между вращающейся черной дырой и аккреционным диском, угловые моменты которого не совмещены.Эта ситуация должна первоначально иметь место почти во всех событиях аккреции газа на сверхмассивные черные дыры и может возникать в двойных системах, где черная дыра получает толчок от натальной сверхновой. Мы показываем, что крутящий момент всегда действует так, чтобы выровнять вращение дыры с полным угловым моментом, не меняя его величины. Крутящий момент действует диссипативно на диск, уменьшая его угловой момент и выравнивая его с отверстием тогда и только тогда, когда угол θ между угловыми моментами Дж _d диска и Дж _h отверстия удовлетворяют неравенству cos θ> – Дж _d /2 Дж _h .Если это условие не выполняется, что требует как θ> π / 2, так и J _d <2 J _h , диск контратакует.

1 Введение

В недавней статье Volonteri et al. (2005, см. Также Madau 2004) рассмотрим, как изменяются спины сверхмассивных черных дыр в галактиках по мере роста дыр в результате слияния с другими дырами и аккреции газа. Слияния происходят под случайными углами, и при интегрировании по распределению масс, ожидаемому в иерархических моделях, не приводят ни к систематическому раскрутке, ни к спаду.Газовая аккреция, вызванная, например, незначительными слияниями со спутниковыми галактиками, вероятно, также будет происходить под случайными углами и, таким образом, в половине всех случаев будет изначально ретроградной относительно текущего вращения дырки. Однако Volonteri et al. утверждают, что аккреция газа, тем не менее, вызывает систематическое вращение вверх, потому что черная дыра имеет тенденцию выравниваться с угловым моментом внешнего аккреционного диска на шкале времени, обычно намного короче, чем шкала времени аккреции для массы и углового момента (Scheuer & Feiler 1996, далее SF96; Natarajan & Pringle 1998).Volonteri et al. (2005) отмечают, что этот вывод верен только в том случае, если большая часть аккреции происходит через тонкий аккреционный диск. Если вместо этого аккреция происходит в основном через геометрически толстый диск (как происходит, если большая часть массы аккрецируется со скоростью суперэддингтона), выравнивание происходит только на шкале времени аккреции массы. В этом случае не будет чистого долгосрочного раскрутки, если предположить, что последовательные события аккреции были ориентированы случайным образом.

Здесь мы обращаемся к неопределенностям в нашем нынешнем понимании эволюции искривленных аккреционных дисков и возникающим в результате неопределенностям в механизмах выравнивания и шкалах времени для дисков и черных дыр.

Мы подчеркиваем, что на протяжении всей статьи мы пренебрегаем изменением спина черной дыры по мере того, как она набирает массу от диска, т.е. мы считаем временные масштабы короче, чем шкала для значительного увеличения массы черной дыры. Таким образом, все рассматриваемые нами крутящие моменты возникают из-за эффекта Лензе-Тирринга на смещенном диске. (Эти крутящие моменты являются диссипативными и могут вызывать изменения в локальной скорости аккреции в диске. Однако эти изменения происходят не более чем в 2 раза.) .Как упоминалось выше, начальное рассогласование должно характеризовать большинство событий аккреции газа на сверхмассивные дыры. Черные дыры звездной массы, аккрецирующие от двойного компаньона, также могут быть смещены в тех случаях, когда дыра получила толчок от сверхновой при формировании. Мы начнем с краткого резюмирования того, что известно в настоящее время в различных случаях.

2 Динамика соосности

2.1 Высоковязкие диски

Не до конца проработана динамика процесса совмещения черной дыры и аккреционного диска.Наиболее понятный случай – это когда вязкость достаточно высока и / или диск достаточно тонкий, чтобы его наклон или деформация распространялись по нему, как это предусмотрено Pringle (1992). Это также наиболее вероятный случай для дисков черных дыр в активных ядрах галактик (AGN) и двойных системах (Wijers & Pringle 1999; Pringle 1999). SF96 рассматривает случай, когда тонкий диск с высокой вязкостью смещен на небольшой фиксированный угол θ и линеаризуется по θ. В этом приближении уравнение диффузии, определяющее эволюцию поверхностной плотности диска во времени, остается неизменным до первого порядка, и анализ предполагает, что диск достиг установившегося состояния.На практике это требует, чтобы мы рассматривали шкалы времени больше, чем шкала времени притока на (и в пределах) некоторого соответствующего радиуса R _warp . SF96 (см. Также Rees 1978) находят, что (1) Здесь ω _p = 2 GJ / c ² , где J = acM ( GM / c ² ) – угловой момент отверстия (с −1 a ¹

На радиусах R ≲ R _warp вращения элементов диска выровнены со вращением отверстия J _h .При радиусах R ≳ R _warp спины дисковых элементов составляют угол θ≪ 1 до J _h . Вращающаяся черная дыра вызывает прецессию Лензе-Тирринга в смещенных элементах диска, и скорость прецессии быстро падает с увеличением радиуса (∝ R ⁻³ ). Таким образом, этот индуцированный прецессионный момент действует в основном в области вокруг радиуса R _warp . В декартовых координатах пусть J _h определяет ось z и учитывает элементарное кольцо диска со вращением Δ J _d , которое не параллельно J _ч .Затем каждое такое кольцевое пространство диска испытывает крутящий момент, который пытается вызвать прецессию вокруг оси z . Интегрируя все эти крутящие моменты, чтобы получить чистый крутящий момент на диске (и по третьему закону Ньютона чистый крутящий момент на отверстии), мы заключаем, что чистый крутящий момент может иметь компоненты только в плоскости ( x , y ). . При анализе SF96 они предполагают, что диск простирается до бесконечного радиуса, и, таким образом, угловой момент диска, J _d , преобладает над угловым моментом отверстия.Если мы предположим, что диск наклонен так, что J _d лежит в плоскости ( x , z ), то вывод SF96 таков, что x – и y – составляющие крутящего момента равны по величине. Знак компонента y , вызывающего прецессию, зависит от знака компонента z J _d . Компонент x влияет на степень перекоса диска.Он отрицательный как когда диск и отверстие почти выровнены (как указано выше), так и когда диск и отверстие почти выровнены (т.е. когда J _h · J _d <0). Это означает, что в конечном итоге нужно попытаться совместить вращения диска и отверстия. Таким образом, прогноз анализа SF96 выглядит так, что в конечном итоге J _h и J _d должны оказаться параллельными.Ниже мы увидим, что этот вывод в целом неверен.

2.2 Маловязкие диски с малыми –

a черными дырами

Если диск толстый и / или его вязкость низкая, так что α < H / R , то его наклон или деформация распространяется как волна, а не рассеивается (Papaloizou & Lin 1995). Если такой диск почти выровнен, эффекты релятивистской прецессии не выравнивают его внутренние области с плоскостью симметрии черной дыры, в отличие от вязкого диска (α> H / R ).Вместо этого наклон диска колеблется (Иванов и Илларионов, 1997; Любов, Огилви и Прингл, 2002) с амплитудой, пропорциональной R ^1/8 / (σ H ) ^1/2 . Во внутренних областях аккреционных дисков черных дыр это количество обычно увеличивается с уменьшением радиуса (Шакура, Сюняев, 1973; Коллин-Суффрин, Дюмон, 1990). Таким образом, даже если степень несовпадения мала во внешнем диске, она может быть большой во внутреннем диске, а вектор углового момента материи, фактически аккрецирующей на горизонте, может составлять большой угол по отношению к вращению дыры.Если диск и отверстие близки к противодействию, Lubow et al. (2002) показывают, что внутренний диск и отверстие совпадают.

Здесь нас интересует крутящий момент диска на отверстии. В Приложении A мы суммируем конкретное аналитическое решение для случая нулевой вязкости, представленное в Lubow et al. (2002) и дают явные выражения для крутящих моментов, когда вращение диска и отверстия почти выровнено, и когда они почти противоположно выровнены. В отсутствие вязкости крутящие моменты приводят к взаимной прецессии диска и отверстия.В Приложении B мы показываем, как можно изменить этот анализ, чтобы учесть небольшую вязкость, и исследуем измененные крутящие моменты, когда это было введено. В почти выровненном случае мы обнаруживаем, что величины крутящих моментов являются чувствительными функциями точных параметров диска из-за колебательного характера наклона диска во внутренних областях. Однако, хотя результатом этого является внесение большой неопределенности в направление составляющей крутящего момента, которая вызывает прецессию, мы обнаруживаем, что знак составляющей крутящего момента, которая влияет на угол между вращением отверстия и диск точно такой же, как и в вязкостном случае SF96.Мы отмечаем, что на практике этот случай малой вязкости маловероятен для процесса выравнивания в большинстве дисков черных дыр в AGN или рентгеновских двойных системах (Wijers & Pringle 1999; Pringle 1999), но что волны деформации могут быть важны в центрах этих дисков, где H / R ∼ 1.

3 Обобщение

Оба набора анализов, представленных выше, предполагали, что степень несовпадения была мала (то есть отверстие и диск были либо почти выровнены, либо почти противоцентрированы), и что наклон диска оставался фиксированным на большом радиусе (то есть угловой момент диска доминирует над отверстием).Теперь мы рассмотрим физику общего случая, когда угол смещения не считается малым, а наклон диска не считается фиксированным. Угловой момент отверстия J _h хорошо определен. Обозначим угловой момент диска как J _d , но заметим, что это не вполне определенная величина. Мы обсуждаем точное значение J _d в этом контексте ниже (Раздел 4.1). Из них мы строим третий вектор, представляющий полный угловой момент, J _t = J _h + J _d , который, следовательно, является постоянным вектором. Интересующие нас крутящие моменты возникают исключительно из-за несоосности. Теперь определим угол перекоса θ по формуле (2), где «шляпа» указывает единичный вектор. Мы определяем θ так, чтобы 0 ≤θ≤π, при этом θ = 0 соответствовало полному выравниванию, а θ = π соответствовало полному противоположному выравниванию.Степень несоосности измеряется вектором J _d ∧ J _h , поэтому любые крутящие моменты (которые являются векторами) должны зависеть от этой величины. Обратите внимание, что этот вектор равен нулю как при θ = 0, так и при θ = π. Затем в приведенном выше обсуждении (раздел 2.1) ось y находится в направлении J _h ∧ J _d , а ось x – в направлении из Дж _h ∧ ( J _h ∧ J _d ).Мы утверждали выше, и действительно, анализ случаев высокой и низкой вязкости подтверждает, что крутящий момент на отверстии не может иметь составляющую в направлении Дж _h . Таким образом, крутящий момент должен иметь вид (3) Здесь первый член через величину K ₁ дает величину и знак крутящего момента, который вызывает прецессию. Это не приводит к изменению θ. Второй член описывает крутящий момент, который изменяет угол выравнивания θ.Оба набора анализов для случаев высокой и низкой вязкости показывают, что K ₂ является положительной величиной, величина которой зависит от свойств диска и отверстия. Действительно, ниже мы показываем уравнение (10) в самом общем виде, что K ₂ должно быть положительным при наличии диссипации. В общем, конечно, K ₂ , вероятно, также будет функцией θ. Если мы возьмем скалярное произведение этого уравнения на J _h , мы увидим, что d J ² _h / d t = 0, так что величина вращения отверстия остается постоянной, т.е.е. J _h = постоянная. Таким образом, вершина вектора J _h движется по сфере. Полный угловой момент Дж _t = Дж _h + Дж _d , конечно, является постоянным вектором, представляющим фиксированное направление в пространстве. Используя это и тот факт, что J _h · d J _h / d t = 0, мы видим, что (4) Используя (3), это приводит к (5) Теперь поскольку J _h и J _t постоянны, это означает, что (6) где θ _h – это угол между J _h и фиксированным направлением J _т .Таким образом, cos θ _h всегда увеличивается, что означает, что θ _h всегда уменьшается. Это означает, что вектор углового момента дыры всегда совпадает с фиксированным направлением, соответствующим вектору полного углового момента J _t . Чтобы увидеть, как J _d ведет себя во время этого процесса, мы рассмотрим количество A определено выше (уравнение 5). Используя определение J _t и тот факт, что J _h = константа, получаем, что (7) Таким образом (8) Мы также имеем (9), из которого следует, что (10) From Отсюда мы заключаем, что величина углового момента диска Дж ² _d уменьшается, поскольку Дж _h выравнивается с Дж _t .Этого следовало ожидать, поскольку, хотя, конечно, общий угловой момент системы (отверстие плюс диск) сохраняется, процесс выравнивания требует диссипации. Поскольку величина вращения отверстия остается неизменной, диссипация должна означать уменьшение (величины) углового момента диска. Это оправдывает наше утверждение выше, что K ₂ > 0, поскольку отрицательное значение K ₂ потребует энергии, подводимой для вращения диска. Поскольку мы считаем временные масштабы короткими по сравнению с аккрецией, это невозможно.Теперь легко определить, когда рассеиваемый крутящий момент приводит к выравниванию или к противоположному выравниванию J _h и J _d . Поскольку угол между J _h и J _d равен θ, теорема косинусов дает (11) Очевидно, что встречное совмещение (θ → π) происходит тогда и только тогда, когда J ² _h > Дж ² _т .Это эквивалентно (12). Таким образом, обратное совмещение является возможным результатом и требует (13). Так почему же анализ SF96, а также анализ, приведенный в приложениях, подразумевают, что диск и отверстие всегда оказывались выровненными? Причина в том, что оба набора расчетов предполагали, что внешний диск был неподвижным, то есть J _d ≫ J _h . В этом случае мы видим, что обратное совмещение запрещено, и выравнивание должно произойти. Если вместо этого J _d J _h , то для J _h и J _d в случайных направлениях, встречное совмещение происходит в доле (14) случаев.Вращение диска задается соответствующим корнем из (11), то есть (15) для выравнивания и (16) для противоположного выравнивания. В обоих случаях J _d монотонно убывает во времени, достигая конечных значений J _t – J _h и J _h – J _t соответственно. Теперь выведите уравнение, определяющее изменение θ. Из (8) имеем (17), где мы использовали (10) для записи d J _d / d t = – A / J _d .Собирая термины и отмечая, что A = K ₂ J ² _h J ² _d sin ² θ имеем (18) и из (15) и ( 16) получаем (19) где +/− соответствует выравниванию / противовесу соответственно. Разложение этих двух уравнений относительно θ = 0, π соответственно показывает, что эти равновесия устойчивы в двух случаях. Обратите внимание, что нет никакого противоречия между критерием глобального выравнивания (12) и локальным уравнением (18): θ не всегда монотонно уменьшается для выравнивания или монотонно увеличивается при противоположном выравнивании.

3.1 Геометрический рисунок

Хотя с точки зрения приведенной выше алгебры процесс совмещения выглядит несколько сложным, с точки зрения геометрии ситуации он довольно прост.

На рис. 1 (а) начальный вектор J _d представлен линией OA, а начальный вектор J _h линией OB. Тогда полный угловой момент J _t представлен линией OC, где OACB образует параллелограмм.Таким образом, на протяжении всей последующей эволюции линия OC остается фиксированной. Поскольку нас интересует просто процесс выравнивания, а не какая-либо прецессия около J _t , нам нужно только рассмотреть, что происходит в плоскости, определенной OACB. В этой плоскости мы видели, что J _h остается постоянным, и что эффект эволюции заключается в выравнивании J _h с J _t . Таким образом, как показано на рисунке, вершина B вектора OB описывает дугу окружности с центром в O и заканчивающейся на B ‘.После полного совмещения последний вектор J _h лежит вдоль OB ‘. Затем, чтобы сохранить полный угловой момент, вершина A вектора J _d должна двигаться по соответствующей дуге с центром на C и заканчиваться в A ‘. Обратите внимание, что при этом J _d монотонно уменьшается. Мы видим, что в этом случае (рис. 1а) конечный вектор J _d лежит вдоль OA ′, а диск и отверстие заканчиваются выровненными.

Рис. 1.

Изменение углового момента отверстия и диска Дж _h (OB) и J _d (OA) под крутящим моментом центровки, если смотреть в плоскости, которую они определяют. Эта плоскость прецессирует вокруг фиксированного вектора полного углового момента J _t (OC). (a) Случай, когда начальный угол θ между J _h и J _d удовлетворяет cos θ> – J _d /2 J _h : два угловые моменты выровнены.(b) Случай, когда cos θ <- Дж _d /2 Дж _h : противодействие угловых моментов. (c, d) Два случая, когда J _d ≫ J _h согласно SF96, для которых выравнивание всегда происходит.

Рисунок 1.

Эволюция углового момента отверстия и диска Дж _h (OB) и J _d (OA) под моментом выравнивания, если смотреть в плоскости, которую они определяют.Эта плоскость прецессирует вокруг фиксированного вектора полного углового момента J _t (OC). (a) Случай, когда начальный угол θ между J _h и J _d удовлетворяет cos θ> – J _d /2 J _h : два угловые моменты выровнены. (b) Случай, когда cos θ <- Дж _d /2 Дж _h : противодействие угловых моментов.(c, d) Два случая, когда J _d ≫ J _h согласно SF96, для которых выравнивание всегда происходит.

На рис. 1 (b) мы показываем точно такую ​​же процедуру, но с разными начальными значениями для J _d и J _h . Как и раньше, вектор J _h перемещается из исходного положения OB по дуге с центром в точке O в конечное выровненное положение OB ‘. Полный угловой момент Дж _т , представленный OC, остается фиксированным.Вектор момента импульса диска OA движется по дуге с центром на C в свое конечное положение OA ′. Однако теперь, из-за начальных значений J _d и J _h , диск и отверстие в конечном итоге выровнены.

На рисунках 1 (c) и 1 (d) мы показываем ту же эволюцию, но для случая J _d ≫ J _h , рассматриваемого в аналитических расчетах SF96 и в Приложении. Здесь мы видим, что и диск, и отверстие всегда оказываются выровненными, независимо от первоначального выравнивания отверстия относительно диска.

3.2 Изменение θ во времени

Рис. 2 иллюстрирует эволюцию угла смещения θ для конкретной скорости эволюции, а именно для постоянной K ₂ в уравнении (18). Общее поведение решений не зависит от подробной формы K ₂ , при условии, что K ₂ является положительным (то есть d J _d / d t <0).

Рисунок 2.

Временная эволюция угла рассогласования диска и черной дыры θ в градусах в зависимости от безразмерного времени, которое нормировано на τ, шкалу времени замедления вращения диска для θ = 90 °. Эволюция определяется уравнением (18) с предполагаемым постоянным значением K ₂ = 1 / (τ J ² _h ). Начальные углы смещения составляют θ = 135 ° для трех самых верхних кривых и 90 ° для самой нижней кривой. Начальные отношения угловых моментов от наивысшей к низшей кривых равны Дж _d / Дж _h = 0.5, 1,40, 1,42 и 0,5 соответственно. Кривые сверху вниз соответствуют случаям (a), (b), (d) и (c) соответственно на рис. 1. Для начального угла смещения 135 ° уравнение (12) предсказывает, что переход между долгосрочное выравнивание и противодействие происходит, когда изначально, как показано на двух средних кривых, которые находятся на противоположных сторонах перехода. Обратите внимание, что вторая по высоте кривая показывает немонотонное поведение во времени.

Рис. 2.

Временная эволюция угла смещения диска и черной дыры θ в градусах как функция безразмерного времени, которое нормировано на τ, шкалу времени замедления вращения диска для θ = 90 °.Эволюция определяется уравнением (18) с предполагаемым постоянным значением K ₂ = 1 / (τ J ² _h ). Начальные углы смещения составляют θ = 135 ° для трех самых верхних кривых и 90 ° для самой нижней кривой. Начальные отношения угловых моментов от наивысшей к низшей кривых равны J _d / J _h = 0,5, 1,40, 1,42 и 0,5 соответственно. Кривые сверху вниз соответствуют случаям (a), (b), (d) и (c) соответственно на рис.1. Для начального угла несовпадения 135 ° уравнение (12) предсказывает, что переход между долгосрочным выравниванием и встречным выравниванием происходит изначально, как показано на двух средних кривых, которые находятся на противоположных сторонах перехода. Обратите внимание, что вторая по высоте кривая показывает немонотонное поведение во времени.

Самая высокая и самая низкая кривые на рис. 2 показывают монотонный подход к рассогласованию и совмещению, соответственно. Две средние кривые близки к бифуркации между двумя конечными состояниями.Из уравнения (18) следует, что немонотонное поведение во времени может иметь место в случае смещенного диска, который начинает приближение к выравниванию, но в конце становится смещенным (как видно на второй по высоте кривой на рис. 2). . Эта ситуация реализуется для начального состояния, имеющего Дж _d <-2 Дж _h cos θ <2 Дж _d . Однако в таких случаях диск никогда не приближается к центру; то есть θ никогда не опускается ниже π / 2.Бифуркация между конечными состояниями совмещения / несовпадения происходит в случаях, когда первоначально Дж _d = -2 Дж _h cos θ. Смещенный диск, который меняет свое ощущение эволюции (то есть знак) от направления к выравниванию на направление к смещению, делает это, как только J _d было достаточно уменьшено. Степень необходимого уменьшения больше для начальных значений Дж _d / Дж _h ближе к значению бифуркации −2 cos θ, для которого смещение достигается в то время, когда Дж _d ( т ) равно нулю.

Рис. 3 иллюстрирует критический случай бифуркации в соответствии с геометрической картиной из предыдущего раздела. Поскольку J _h = J _t в этом случае, мы видим, что, поскольку J _h выравнивается с J _t , J _d приближается к нулю .

Рис. 3.

Геометрическая картина критического случая на границе между выравниванием и несовпадением, в соответствии с обозначениями на рис.1. В этом случае мы имеем Дж _t = Дж _h , причем изначально Дж _d = −2 Дж _h cos θ. Конечное состояние имеет J _h = J _d и J _d = 0.

Рис. 3.

Геометрическая картина критического случая на границе между выравниванием и несоосность, следуя обозначениям на рис. 1. В этом случае мы имеем J _t = J _h , причем изначально J _d = −2 J _h cos θ .Конечное состояние имеет J _h = J _d и J _d = 0.

Немонотонное поведение в противоположном смысле, чем описано выше, т.е. начиная с эволюция в сторону совмещения и окончание несовпадения возможна только в том случае, если J _d увеличивается во времени. Как описано в разделе 4.2, это может произойти из-за неопределенности того, что означает J _d в реальном диске.Примеры таких случаев описаны в разделе 4.2. Эти случаи связаны с тем усложнением, что J _t также изменяется во времени.

3.3 Сравнение с численным моделированием

На сегодняшний день в литературе есть два численных моделирования, которые имеют J _h > J _d /2 и, таким образом, потенциально допускают предсказываемое нами встречное совмещение. Нельсон и Папалоизу (2000) проводят квазиньютоновское трехмерное гидродинамическое моделирование сглаженных частиц (3D SPH), в котором J _h ≫ J _d .Они показывают, что изначально продвинутый диск совмещается с отверстием, эффективно также снова демонстрируя, что K ₂ > 0 при наличии рассеяния. Однако они не рассматривают случаи с изначально ретроградным спином (θ> π / 2).

Fragile & Anninos (2005) дает полностью релятивистское трехмерное моделирование на основе сетки, опять же с J _h ≫ J _d . Однако в их коде нет явного рассеяния ( K ₂ ≃ 0), поэтому любое (счетное) выравнивание может происходить только в длительном масштабе времени, связанном с числовым рассеиванием.В обсуждаемом ими случае, близком к ретроградному, действительно есть намек на противодействие.

4 Обсуждение

Мы рассмотрели взаимодействие между смещенным аккреционным диском и вращающейся черной дырой. Мы утверждали, что крутящий момент между ними должен иметь вид (3). Чистый результат двоякий. Во-первых, есть компонент ( K ₁ ), который заставляет диск и отверстие прецессировать вокруг направления вектора полного углового момента. Направление и скорость прецессии могут сложным образом зависеть от свойств диска.Во-вторых, есть крутящий момент ( K ₂ ), который, поскольку K ₂ > 0, действует, выравнивая отверстие с полным угловым моментом без изменения скорости его вращения. Этот крутящий момент действует на диск рассеивающим образом и выравнивает или выравнивает его с отверстием в соответствии с условиями (13).

В случае с высокой вязкостью, наиболее подходящим для дисков черных дыр, стабильная форма диска относительно проста (SF96). И в случае со- и противовращения диск плоский, но наклонен к отверстию на больших радиусах, и плоский, но совмещенный с отверстием на малых радиусах.Изменение между ними (деформация) происходит на радиусе R _warp , заданном формулой (1), где скорость, с которой диск скручивается, то есть скорость прецессии Лензе-Тирринга ω _p / R ³ , уравновешивается скоростью ∼ν / R ² , при которой вязкие моменты могут распространять скручивание. Здесь ν – вязкость, относящаяся к процессу сглаживания деформации диска. Он соответствует вязкости ν ₂ , введенной Принглом (1992), которая измеряет вязкость, соответствующую ( R , z ) -компоненту тензора напряжений.

Фактическая динамика различных процессов выравнивания, вероятно, будет сложной и потребует дальнейшего изучения. Как мы видели в разделе 3, крутящий момент действует на диск диссипативно, уменьшая его угловой момент. Если полный угловой момент диска равен Дж _d , то диск в конечном итоге выровняется с отверстием тогда и только тогда, когда угол θ между угловыми моментами Дж _d диска и Дж. _h отверстия удовлетворяют cos θ> – J _d /2 J _h .Если это условие не выполняется, что требует θ> π / 2 и J _d <2 J _h , диск в конечном итоге встречает выравнивание. Этот результат просто следует из физической природы крутящих моментов вместе с тем фактом, что процесс является диссипативным, так что K ₂ > 0. Основываясь на этих простых физических идеях, мы смогли набросать эволюцию двух векторы J _h и J _d .Однако то, что мы не можем сделать без дальнейшего рассмотрения подробных свойств диска в форме коэффициента K ₂ , – это предсказать временную шкалу, в которой это происходит.

4.1 Значение

J _d До сих пор мы сознательно не уточняли точное значение углового момента диска J _d . Для аккреционного диска мы можем определить вектор углового момента J _d ( R ) материала внутри некоторого радиуса, R .В качестве примера мы рассматриваем дисковую модель для дисков AGN, данную Коллином-Суффрином и Дюмоном (1990). Для этой модели диска нас интересует самая внутренняя область [называемая режимом A, который соответствует области (b) в дисковых моделях Шакуры и Сюняева (1973)]. В этом режиме, если мы определим радиус, внутри которого угловой момент диска равен угловому моменту отверстия, как R _J , так что J _d ( R _J ) = J _h , то он выражается через радиус Шварцшильда отверстия, R _S , как (20) Здесь ε – эффективность процесса аккреции (т.е.е. ), L – светимость аккреции, L _E – предел Эддингтона, M ₈ – масса черной дыры в единицах 10 ⁸ M _⊙ , α – Шакура. & Сюняев (1973), параметр вязкости, а a – (безразмерный) спин черной дыры. Временная шкала, на которой этот радиус диска может сообщаться с центральными областями диска, является вязкой шкалой времени на этом радиусе и равна дается формулой (21) Таким образом, на более длительных временных масштабах мы ожидаем, что эффективный угловой момент диска будет преобладать над угловым моментом отверстия, и, следовательно, на длительных временных масштабах вращение отверстия в конечном итоге будет совпадать со вращением диска, как в Рис. 1 (c) и (d).

Однако на меньших временных масштабах угловой момент тех частей диска, которые могут взаимодействовать с отверстием, намного меньше, чем у отверстия. На этих более коротких временных масштабах можно ожидать, что эволюция диска будет напоминать эволюцию, показанную на рисунках 1 (а) и (б). Таким образом, мы имеем очевидно противоречивый возможный сценарий, в котором на коротких временных масштабах диск пытается противодействовать отверстию, но на больших временных масштабах t ≫ t _ν ( R _J ) он заканчивается. совмещая с отверстием.Это означает, что реальная эволюция диска в решающей степени зависит от того, как диск распространяется в радиальном направлении. Другими словами, мы должны быть в состоянии предсказать природу ( R , z ) -напряжения, обозначаемого второй вязкостью ν ₂ .

4,2 Распространение коробления

Если степень деформации очень мала по сравнению с толщиной диска H / R , то Papaloizou & Pringle (1983) показали, что из-за резонансных эффектов напряжение деформации намного больше, чем обычное азимутальное напряжение.Если напряжение деформации параметризуется α ₂ , а обычная вязкость – α ₁ , то они обнаружили, что α ₂ = 1 / (2 α ₁ ). В этом случае радиус основы может быть довольно небольшим, например, R _основа / R _S ∼ 10–100 (Natarajan & Pringle 1998). Однако, как только искажение становится значительным, приближения, сделанные в этом анализе, не работают. Одна из возможностей состоит в том, что резонансные потоки становятся нестабильными (Gammie, Goodman & Ogilvie 2000), поток становится турбулентным, и α ₂ значительно уменьшается до, возможно, α ₂ ∼ α ₁ .Если α ₁ = α ₂ , что является предположением SF96, мы находим, что (22) В действительности ожидается, что вязкость диска создается магнитогидродинамической (МГД) турбулентностью, вызванной магнитовращательной неустойчивостью (Бальбус И Хоули 1991). Как эта турбулентность взаимодействует со скоростью деформации в направлении ( R , z ) – еще предстоит полностью определить (см., Например, Torkelsson et al. 2000). Очевидно, что для искривлений и перекосов конечной амплитуды, чтобы оценить масштабы времени и механизмы распространения искривлений, необходимо будет провести численное моделирование.

Одна из первых целей такого моделирования будет состоять в том, чтобы определить, адекватна ли простая картина двух вязкостей в первом приближении (см. Ogilvie 2000). Даже на этой картинке ясно, что простого рецепта на α недостаточно. Например, Ларвуд и др. (1996) показывают, что, когда диск подвергается сильной принудительной прецессии (что, вероятно, происходит во внутренних областях наклонного диска вокруг черной дыры Керра), диск может сломаться в том смысле, что наклон диска показывает резкий прыгнуть на некотором радиусе.Это может произойти только в диффузном изображении, если коэффициент диффузии (ν ₂ ) является функцией (градиентом) угла наклона диска. Однако, если это действительно происходит, это увеличивает возможность, обсуждавшуюся выше, внутренней части диска, способной противодействовать на коротких временных масштабах, прежде чем, в конечном итоге, выровняться в более позднее время. Если это произойдет, то аккреция на дыру сначала будет действовать [на шкале времени t ≪ t _ν ( R _J )], чтобы раскрутить дыру вниз, что противоречит предположению, сделанному Volonteri et al.(2005).

4.3 Черные дыры в рентгеновских двойных системах

Maccarone (2002) сообщает, что по крайней мере в двух двойных системах с нестационарным рентгеновским излучением (SXT) (GRO J 1655-40 и SAX J 1819-2525) наблюдаемые релятивистские джеты не перпендикулярны плоскости орбиты. Если направления струи указывают на направление вращения дыры, то наиболее вероятное объяснение состоит в том, что рассогласование произошло во время процесса формирования черной дыры, и что последующая эволюция не успела вызвать выравнивание.Эта интерпретация интересна тем, что указывает на образование черной дыры при взрыве (предположительно анизотропной) сверхновой.

Из (20) мы видим, что для черной дыры M ∼ 10 M _⊙ , имеющей отношение к таким двойным системам, радиус R _J обычно намного больше, чем двойное разделение. Таким образом, в этих системах J _d ≪ J _h . Однако угловой момент на орбите двойной системы намного больше, чем у дыры.Таким образом, решающим масштабом времени в этих системах является масштаб времени, на котором приливные эффекты могут передавать угловой момент с орбиты двойной системы на диск. На шкалах времени короче, чем этот, изменение наклона диска следует таковому, как показано на рис. 1 (a) и (b), с возможностью того, что диск может противодействовать отверстию. Опять же, численное моделирование требуется для получения оценок приливных моментов для сильно смещенных дисков.

Оценки шкал времени по теории звездной эволюции могут, таким образом, дать более низкие пределы шкал времени выравнивания в двойных системах SXT.Маккарон (2002) заключает, что текущие теоретические оценки показывают, что масштабы времени выравнивания, вероятно, составляют, по крайней мере, значительную часть времени жизни этих систем. В любом случае длительные интервалы покоя (10-50 лет и более) в двойных системах SXT убедительно указывают на то, что внутренние области диска либо отсутствуют, либо очень тонкие. Это означает, что практически вся масса диска находится далеко за пределами радиуса деформации (∼ нескольких радиусов Шварцшильда), и поэтому момент выравнивания должен быть очень слабым.

Благодарности

ARK удостоен награды Королевского общества за заслуги перед исследованием Вольфсона.JEP благодарит STScI за постоянную поддержку в рамках программы для посетителей. Благодарим рецензента за полезные замечания по поводу численного моделирования.

Список литературы

,

2004

, под ред. ESO Astrophys. Symp.,

Растущие черные дыры

. ESO, Гархинг, стр.

3

,

1999

, in, eds, ASP Conf. Сер. Vol. 160,

Астрофизические диски

. Astron. Soc. Pac., Сан-Франциско, стр.

53

,

1996

,

МНРАС

,

282

,

291

(SF96)

Приложение

Приложение A: Диски нулевой вязкости с малыми –

a черными дырами Lubow et al.(2002) рассматривают крутящий момент, действующий между центральной черной дырой и диском для случая нулевой вязкости. Они используют то же линеаризованное приближение, что и SF96, при этом диск снова считается неподвижным. На каждом радиусе угловой момент диска находится в направлении единичного вектора l ( R ) ≈ ( l _x , l _y , 1), где l _x , l _y ≪ 1. Затем они используют комплексную величину W ( R , t ) = l _x + i l _y для описания формы диск.Они явно рассматривают простой пример, в котором амплитуда колебаний не зависит от радиуса, и для которого существует простое аналитическое решение для a ² ≪ r = R / ( GM / c ² ). Они считают, что толщина диска изменяется как (A1), а плотность поверхности диска изменяется как (A2), где нам требуется h > – (1/8). В этом случае мы устанавливаем (A3), где a – параметр вращения черной дыры с положительным (отрицательным) и , соответствующий выравниванию (противовращению).Если a > 0, Lubow et al. (2002) обнаружили, что (A4) где W _∞ дает наклон при большом радиусе, x _в соответствует внутренней границе, где крутящий момент исчезает, то есть d W / d r = 0 , и нам необходимо условие, что cos x _в ≠ 0. Если a (A5) Если T _x и T _y являются составляющими крутящего момента на диске, при условии, что выше, что вращение отверстия выровнено по оси z , и записав T = T _x + i T _y , мы находим, что (A6) Тогда в рассматриваемом нами случае для a > 0 (A7) и для a (A8) В обоих случаях коэффициент пропорциональности действительный и положительный.Таким образом, в этом случае при нулевой вязкости диска крутящий момент вызывает взаимную прецессию на отверстии и диске. Однако, в отличие от случая с высокой вязкостью, если a > 0, знак прецессии определяется деталями свойств диска.

Приложение B: Диски низкой вязкости с маленькими –

и черными дырами Невозможно ввести небольшую вязкость с постоянным α в качестве небольшого возмущения Lubow et al. (2002) анализ. Это связано с тем, что на больших радиусах эффект Лензе-Тирринга стремится к нулю, и поэтому малое вязкое возмущение не остается малым.Однако можно применить теорию возмущений для пространственно меняющегося α, которое принимает вид (B1) для случая малой вязкости. Если мы запишем (B2), где подразумевается, что мы берем корень с положительной действительной частью, то в частном случае В случае, рассмотренном выше, решения становятся для a > 0 (B3) и для a (B4) Искривления приобретают компонент y , который находится в противофазе относительно W _∞ в результате вязкость. Этот сдвиг фаз приводит к чистому центру крутящего момента (ненулевой компонент крутящего момента x ) на диске.В случае a > 0 могут возникать радиально колеблющиеся искривленные волны при условии, что x _в > 2π. Такие волны возможны для дисков достаточно тонких (достаточно больших). На рис. B1 мы построили график W как функцию r для двух наборов параметров диска, которые различаются значением ε. Обратите внимание на колебательное поведение более тонкого диска.

Рисунок B1.

Реальная (верхняя) и мнимая (нижняя) части W ( r ) / W _∞ как функция радиуса r (в единицах GM / c ² ) для двух случаев диск-черная дыра.В обоих случаях мы принимаем a = 0,3 и h = 1. Внутренний радиус r _в находится на предельно устойчивой орбите. Осциллирующие (волнообразные) решения существуют для ε = 0,01, в то время как неосциллирующие решения (изображенные более жирными линиями) возникают при ε = 0,1. Параметр вязкости α = ε r / r .

Рисунок B1.

Реальная (верхняя) и мнимая (нижняя) части W ( r ) / W _∞ как функция радиуса r (в единицах GM / c ² ) для двух случаев диск-черная дыра.В обоих случаях мы принимаем a = 0,3 и h = 1. Внутренний радиус r _в находится на предельно устойчивой орбите. Осциллирующие (волнообразные) решения существуют для ε = 0,01, в то время как неосциллирующие решения (изображенные более жирными линиями) возникают при ε = 0,1. Параметр вязкости α = ε r / r .

Крутящий момент на диске определяется выражением (B5). Этот крутящий момент применяется как к положительным, так и к отрицательным значениям и посредством аналитического продолжения.Несложно показать, что составляющая x (действительная часть) крутящего момента отрицательна, независимо от знака a . Этот результат означает, что степень несовпадения со временем уменьшается, что будет более подробно обсуждено в следующем подразделе.

Мы рассматриваем диски с внутренним усечением по радиусам гранично устойчивых орбит. В случае прямого вращения ( a, > 0) момент выравнивания Re ( T ) может претерпевать большие изменения в зависимости от параметров a и ε.Однако есть четко определенное среднее значение.

Мы определяем a – среднее значение момента центрирования в случае a > 0 с фиксированным значением ε. Для a ε ² (т.е. x _при ≫ 1) крутящий момент испытывает несколько локальных пиков значения, где x _дюйм ( a ) = n ​​ π / 2 для положительного целое число n ​​. Вблизи таких точек (B6), где c _i – действительные константы порядка единицы, и мы проигнорировали изменения внутреннего радиуса диска (минимально стабильная орбита) в зависимости от a .Поскольку эти пики разнесены в на на величину c ₃ n ​​ ε ² , a -среднее значение q ( a ) = Im (tan [ζ x _в ( a )]) затем можно выразить как (B7), где w – ширина пика, выраженная в единицах z , которая обратно пропорциональна α ₀ . Для малых α ₀ мы можем взять пределы интеграла до бесконечности и находим, что q не зависит от ε и α ₀ .Следовательно, мы можем аппроксимировать средний момент центровки для a > 0, взяв среднее значение tan (ζ x _в ) / ζ в уравнении (B5) как постоянную величину порядка единицы, которая не зависит от значений ε и α ₀ . Для фиксированного значения ε, такого, что x _в ≫ 1 (так что возникает волнообразное поведение), – среднее значение крутящего момента от 0 до a составляет приблизительно (B8) Этот средний крутящий момент не зависит от параметра вязкости α ₀ .Прецессионный момент имеет аналогичный порядок.

На рис. B2 мы построили безразмерные крутящие моменты на черной дыре как функцию a > 0. Обратите внимание, что крутящий момент выравнивания диска отрицательный, что означает, что выравнивание происходит. Скорости прецессии меняют знак при изменении скорости вращения a .

Рисунок B2.

Отрицательный безразмерный момент центровки (вверху) и безразмерный момент прецессии (внизу) на диске в зависимости от a > 0.Размерные крутящие моменты восстанавливаются путем умножения на ε W _∞ G ² M ² σ ₀ / c ² . Внутренний радиус диска r _в находится на предельно устойчивой орбите для каждых a . Параметр х равен единице. На графике изображены два случая системы диск-черная дыра, соответствующие двум случаям на рис. 3 (но с различными значениями и ). Более сильно колеблющиеся крутящие моменты наблюдаются при ε = 0.01, в то время как более плавные моменты (показаны жирными линиями) имеют место при ε = 0,1. Параметр вязкости α = ε r / r .

Рисунок B2.

Отрицательный безразмерный момент центровки (вверху) и безразмерный момент прецессии (внизу) на диске как функция a > 0. Размерные моменты восстанавливаются путем умножения на ε W _∞ G ² M ² σ ₀ / c ² .Внутренний радиус диска r _в находится на предельно устойчивой орбите для каждых a . Параметр х равен единице. На графике изображены два случая системы диск-черная дыра, соответствующие двум случаям на рис. 3 (но с различными значениями и ). Более сильно колеблющиеся крутящие моменты наблюдаются при ε = 0,01, в то время как более плавные крутящие моменты (показаны более жирными линиями) возникают при ε = 0,1. Параметр вязкости α = ε r / r .

Для случая ретроградного вращения ( a x _в ≫ 1, крутящий момент следует из уравнения (B5), (B9) В этом случае мы видим, что отношение крутящего момента выравнивания к крутящему моменту прецессии равно α ₀ /6.Кроме того, прецессия не меняет направления в зависимости от a , как было обнаружено в случае a > 0 (см. Рис. B2). Следовательно, для низких значений параметра турбулентной вязкости шкала времени выравнивания может быть намного больше, чем шкала времени прецессии. Эта ситуация отличается от случая a > 0, где две шкалы времени сравнимы. Как для прямого, так и для ретроградного случая крутящий момент на диске проявляется при x ≃ 1.Радиус крутящего момента в единицах GM / c ² тогда определяется как (B10) Следовательно, для целей вычисления крутящих моментов, например, в уравнении (B9), параметр вязкости α ₀ связан с α = α ₀ / r по (B11) для h ≈ 1.

© 2005 РАН

физиков наконец выяснили, почему эти массивные ледяные диски начинают вращаться сами по себе

Новая физика не всегда приходит из закоулков космоса или недр Большого адронного коллайдера.Иногда вам просто нужно несколько фотоаппаратов, никелевый шарик, магнит и фруктовое мороженое в чашке Петри.

Время от времени кто-нибудь замечает большой ледяной диск, устрашающе вращающийся в реке. Эти диски могут быть от 1 до 200 метров в поперечнике, и почти все, что связано с ними, уже более века вводит в заблуждение физиков и ученых-экологов. Хотя считается, что это редкое природное явление, вероятно, было вызвано холодным плотным воздухом, контактирующим с водоворотом в реке, никто не смог окончательно объяснить, почему эти гигантские диски продолжают вращаться при таянии.До настоящего времени.

Наиболее распространенное объяснение вращающихся ледяных дисков гласит, что когда диски плывут по реке, они вращаются водоворотами – небольшими вращающимися течениями, которые образуются, когда вода течет по камням или в замкнутом пространстве. И хотя это, вероятно, часть того, что происходит, это не может быть всей историей.

Если бы водовороты были единственным виновником, маленькие диски вращались бы быстрее, чем большие, а это совсем не то, что люди видят: диски огромного диапазона размеров вращаются примерно с одинаковой скоростью.Что еще хуже для распространенного мнения, можно было ожидать, что диски в стоячей воде, где нет водоворотов, не начнут вращаться, но они это сделают.

Команда под руководством Стефана Дорболо из Льежского университета в Бельгии проверила это, осторожно поместив самодельные диски со льдом, сформированные замораживанием воды в чашке Петри с маленьким никелевым шариком в центре, в резервуар с водой. стоячая вода с магнитом над ней. Никель достаточно магнитен, чтобы мяч хотел оставаться прямо под магнитом, а это означало, что диски могли вращаться, но не могли двигаться по поверхности.

Затем исследователи записали, что делали диски при плавлении. Несмотря на то, что диски не могли двигаться, они все равно вращались.

Это подняло вопрос о том, как эти диски могут вращаться, если их не уносят водовороты в воде. К счастью, в эксперименте без никелевого шара, удерживающего диски на месте, команда нашла ключ к разгадке: диски вращались быстрее в более теплой воде.

Когда они решили отследить, что делает сама вода, когда диски оставались неподвижными, они обнаружили кое-что интересное: прямо под центром вода стекала вниз после того, как таяла с диска, вместо того, чтобы болтаться и уходить постепенно.

Вода – это немного странно в молекулярном царстве. Большинство веществ становятся плотнее по мере того, как становятся холоднее, что делает их твердую форму более плотной, чем жидкую. Например, твердый металл тонет в жидком металле. Вода до некоторой степени следует этой тенденции, но затем плотность снова падает прямо перед замерзанием. Вот почему лед плавает; максимальная плотность воды на пару градусов выше точки замерзания.

Итак, когда вода стекала с дисков, она была плотнее, чем все вокруг, и падала прямо вниз.Чем выше температура окружающей воды, тем больше разница в плотности и тем быстрее тонет талая вода.

Но вода не может идти прямо вниз. Если вообще есть какое-либо движение вбок, вода начнет вращаться, когда опускается, точно так же, как она вращается, когда течет в канализацию или в ваш туалет.

И действительно, это именно то, что наблюдали исследователи: вода под ледяными дисками вращалась, когда опускалась вниз, и это вращение вращало диски.Итак, эти ледяные диски вращаются, потому что они тают, и эта талая вода вращается, опускаясь под диски.

Иногда вы слышите, как физики говорят, что эра обучения чему-то с помощью настольного эксперимента мертва. Что ж, эта команда физиков только что узнала кое-что интересное, удерживая фруктовое мороженое на месте с помощью магнита и наблюдая за тем, что происходит.

Новое исследование было опубликовано в журнале Physical Review E.

Объяснение вращающегося ледяного диска штата Мэн

Как ледяная ленивая Сьюзен; зимняя карусель; замороженное вращающееся колесо – требуется немного больше, чем ледяной диск, чтобы привлечь внимание и воображение публики.

Один такой ледяной диск обрушился на город Вестбрук, штат Мэн, в понедельник, медленно оживая в реке Преумскот, протекающей через городские застройки. По состоянию на четверг диск все еще был цел и вращался.

«Это похоже на круги на полях», – сказал один житель Portland Press Herald .

Похоже, что он находится в том же месте, хотя, как сообщается, меняет непрозрачность в зависимости от времени суток и облачности. По оценке Herald , ледяной диск шириной 300 футов является одним из самых больших в своем роде, но, конечно, не первым.

Ледяные диски были замечены повсюду от России до Вашингтона. Вращающиеся тарелки – это счастливая случайность природы и почти всегда идеально круглые.

В статье 1997 года Королевского метеорологического общества высказывалась теория, что речная вода создает эффект водоворота вокруг куска льда, медленно размывая его, пока его края не станут идеально гладкими и круглыми.

Но статья 2016 года добавила к этой теории. Опубликованная в журнале Physical Review E , ученые предположили, что речные течения, вероятно, способствуют первоначальному образованию таких дисков, но именно изменения температуры заставляют их вращаться.Теплая вода менее плотная, чем более холодная, поэтому, когда лед тает и тонет, он создает вихрь под диском, который заставляет его вращаться. Они обнаружили, что чем теплее вода, тем быстрее вращается диск.

Как показано в статье, эффект можно воспроизвести в кухонной мойке. Поместите круглый ледяной диск в теплую ванну с водой, и вы увидите тот же эффект вихря, когда лед начинает таять.

В разговоре с Общественным радио штата Мэн физик из Университета Южного Мэна Пол Накрошис выразил скептицизм по поводу того, что изменение температуры привело к появлению ледяного столба в штате Мэн, заявив, что река Преумскот недостаточно теплая, чтобы создать водоворот под битым льдом.

«Так что, скорее всего, причина вращения – это просто речная вода, проходящая мимо диска, и как только она начнет вращаться в этом направлении, оно, вероятно, продолжится», – сказал Накрошис радиостанции.

Согласно сообщению на странице города Вестбрук в Facebook, местные ученые надеются изучить диск, прежде чем он распадется.

Новая ошибка PlayStation 5 приводит к тому, что диск вращается случайно

Владельцы

PlayStation 5 столкнулись с несколькими проблемами с момента первого дебюта консоли, и последняя ошибка не менее странная, чем предыдущая.

В настоящее время ходят сообщения о том, что дисковая версия PS5 испытывает некоторые странные проблемы с вращением диска в приводе, казалось бы, случайным.

Босс PlayStation Studios хочет «разнообразный планшет», ветеринары Destiny работают над эксклюзивной MP-игрой

Отчеты Reddit и ResetEra показывают, что затронутые устройства PS5 будут просто вращать любой диск в приводе примерно каждые 45 минут или час. Не имеет значения, воспроизводите ли вы диск в приводе или воспроизводите цифровую версию другого названия.Эта проблема по-прежнему беспокоит пользователей.

«Сейчас у меня на PS5 есть диск с Ghost of Tsushima, и он крутится, даже если я играю в Spider-Man или Demon’s Souls», – написал один из пользователей Reddit. «Я понимаю, что мне нужно проверить, что диск все еще на месте, но, конечно же, для этого не нужно вращать его так быстро / громко».

Некоторые считают, что это своего рода проверка подлинности PlayStation 5, чтобы убедиться, что на консоли все еще есть диск в системе.Но вращение происходит даже тогда, когда вы даже не играете в игру. В результате пользователи стали извлекать диски после того, как они закончили играть в определенную игру, просто чтобы избежать разочарования при прослушивании и постоянном вращении.

Это далеко не первая проблема, с которой пользователи столкнулись в системе. Sony только что выпустила новое обновление прошивки, призванное устранить некоторые проблемы, с которыми пользователи сталкивались с момента запуска, хотя это обновление, по-видимому, не решило проблемы, с которыми пользователи сталкивались при попытке перевести PS5 в режим покоя.

Sony еще не выпустила заявления по этой конкретной проблеме. Мы обновим эту историю, если компания ответит на запрос о комментарии.

Теории диск-гольфа

Информация о диск-гольфах: Теории о диск-гольфах с вращением и характеристиками полета

Одна из теорий – сравнение вращения диска с фигуристом. Они начинают с вытянутыми руками (более гироскопическими), чтобы они сначала вращались, и втягивают туда руки (центробежные), чтобы они вращались дольше.При таком сравнении гироскопические диски легче вращать быстрее, но они не будут продолжать вращаться так долго.

Если вы сделаете то же сравнение с недавней тенденцией в использовании йо-йо для соревнований, это может показаться противоречивым. Свинец добавляется к самому внешнему краю в высококлассных йо-йо, и теперь они вращаются в 4 раза дольше, чем те, у которых нет дополнительного веса. Конечно, здесь задействовано несколько различных факторов, главное отличие в том, что у йо-йо есть неподвижная ось вращения без угла носа или эффекта подъемной силы, сопротивления и т. Д.

Без учета формы крыльев дисков и купола на верхней части диска, больше гироскопических дисков движется больше вправо и больше влево, чем центробежные диски с относительно такой же формой крыла. На мой взгляд, эти теории нуждаются в дополнительной научной проверке. За последние 60 лет крупные аэрокосмические компании, такие как Boeing и Nasa, провели так много исследований кругового смещения, но найти информацию сложно, так как публикуется очень мало.

Диски, у которых на% больше веса обода, более склонны к галопу и падению против вращения, поскольку они теряют скорость и вращение.Сопротивление воздуха под носом также влияет на степень выцветания диска. Это комбинация формы нижней стороны крыла (плоская, вогнутая, выпуклая), а также высоты (от передней кромки до нижней части крыла или бортика и глубины обода. Чем больше гироскопичность и сопротивление под крылом, тем более устойчивая конструкция диск, и он также будет иметь большее сопротивление повороту. Это может быть компенсировано куполом на верхней части диска, но диски, которые более гироскопичны, чем центробежные, всегда кажутся более блеклыми в конце, даже если углы отклонения выше и ниже равны.

Если бы мы сделали более плоское крыло для Sabre / Hybrid / Blaze / Demon, все они стали бы менее нестабильными, а также их было бы легче поворачивать и, возможно, даже переворачивать.
добавление этого дополнительного пластика также увеличит гироскопическое вращение, но только Hybrid с более тонкой лопаточной пластиной действительно повлияет на соотношение между ободом и лётной пластиной. Sabre / Blaze / Demon имеют толстые лётные пластины 0,085 плюс. Как правило, отношение Сейбры веса от края до полета пластин составляет около 85 граммов обода – 90г полета пластины (ближе к середине диапазона диска) в 175 грамм диска в то время как гибридная больше походит на 95 обода 85 полета пластины..

Как это:

Нравится Загрузка …

«Snap» – вращение, скорость и оборот [Архив]

кстати, это как 4 часа ночи, и я понятия не имею, схожу ли я с ума или нет. я просто пытаюсь прояснить себя здесь, и я не хочу наступать на пальцы.

supasnipa:

Я знаю, что он делает слишком много предположений, но многие из этих вещей трудно / невозможно измерить, и это больше касается частей броска, которыми многие пренебрегают. 0,1 секунды снэпа основаны на сотнях разбитых видео, которые я сделал.«щелчок» броска занимает менее 0,333 секунды. существенно меньше. 0,1 и 0,033 секунды были приблизительными, поскольку щелчок – это очень быстрое рефлекторное действие. подумайте о том, чтобы туго натянуть резиновую ленту и дать ей отломиться, и это примерно столько же времени.

Скорость от 20 до 45 миль в час основана на метании радаров, свидетелем которых я был. Самая высокая скорость, о которой я когда-либо слышал, чтобы кто-то бросал, была 77 миль в час. Игроки, которые метали с малым радиусом действия и большим количеством щелчков, обычно имели более низкую скорость (38-45 миль в час), чем те, у кого был полный радиус действия (45-60 миль в час), даже несмотря на то, что метатели с компактным радиусом действия часто были игроками, способными бросать дальше.опять же, на основе разбивки фреймов при различных типах бросков, метатель согнутого локтя с хорошим D ускоряет диск с 0 до ~ 45 миль в час за 0,667–0,833 секунды. метатель полного вылета с хорошей D разгоняет диск от 0 до ~ 60 миль в час за 1,133 – 1,333 секунды. Что касается привязки к 0%, я сказал, что это на самом деле невозможно, и это всего лишь приближение. для точной компенсации я мог бы вычислить приблизительную силу из-за щелчка, зная, что это происходит менее чем за 0,333 секунды. однако взаимодействие блокировки / разрыва обычно больше способствует вращению, чем защелкиванию, поскольку большое вращение может быть достигнуто с помощью очень небольшого количества щелчков и, аналогично, меньшее вращение с большим количеством защелок просто манипулирует силой разрыва / блокировки.

Я согласен, что мои 90/10 были просто абстракцией, целью было не получить убедительные доказательства того, что превосходит , а просто развеять слухи о том, что попытка заставить диск работать как как можно быстрее от пика досягаемости назад до рипа всегда будет лучше, чем сосредоточение внимания на своевременном расширении удара с компактным досягаемостью. об этом было рассказано довольно много, и в конечном итоге это стало результатом обсуждения секретов расстояния и статьи, составленной Лоу и Дэйвом Д.

Что касается диска, который запускается медленнее и движется дальше, то это потому, что это не было предположением при прочих равных. когда я пытаюсь бросить щелчком, я получаю меньше скорости. когда я пытаюсь бросить со скоростью, то получаю меньше хватки. в идеале я должен иметь максимальную скорость и максимальную скорость, но, к сожалению, с механикой метания это редко срабатывает.

Что касается следующей темы, то диски выпадают из воздуха по нескольким причинам. как только диск закончится, он упадет в направлении, противоположном вращению. аналогично, когда скорость диска иссякает, он упадет на землю независимо от вращения.Большинство игроков, с которыми я был свидетелем и с которыми работал, имеют броски, при которых диск выходит из стабильных оборотов, прежде чем он исчерпает скорость. ниже будет указано, что число оборотов i-го хода достаточно, чтобы оставаться стабильным, когда скорость диска иссякает. диски, которые гаснут, также обычно разбиваются сильнее, поскольку они движутся вниз под углом, аналогичным тому, как диск повернулся. диски, которые приземляются плоско, обычно парят вниз, так как под ободом все еще остается воздух. сравнение этих двух типов отделки заключается в том, что расстояние пропуска затухающего выстрела часто больше, чем расстояние, полученное диском, находящимся в воздухе немного дольше, приземляющимся ровно и скользящим.Важно то, что для достижения больших различий в полете диска из-за вращения, разница в оборотах должна быть большой и обычно влияет только на стабильность.

Еще одна важная вещь заключается в следующем: существует четко установленная линия для бросков на максимальную дистанцию, когда слишком большое вращение вредно. линия max D обычно имеет диск в конце полета, поворачивающийся на ~ 30 градусов вправо от центра, а затем исчезающий вперед, когда диск выходит из строя. слишком сильное вращение на диске затрудняет удержание оборота, а если оно действительно удерживает оборот, затрудняет получение своевременного перехода вперед с диска.

несколько источников для моей статьи о рукоятке рекомендуют даже не говорить о вращении, и что это совершенно неважно. Я отличаюсь этой философией в том смысле, что считаю, что вращением можно управлять, чтобы изменить линии полета диска, но я бы не сказал, что большее вращение = больше D или меньше вращения = больше D, просто большие изменения в вращении влияют на характеристики полета.

Большая часть материала, рассмотренного при разговоре о щелчке и скорости, была забита до смерти на других потоках, я в основном просто перефразирую его.Я не собираюсь спорить об этом, но я не знаю слишком много людей, которые используют как полный, так и компактный выхват (согнутый локоть) и могут внести свой вклад.

, если вы считаете, что я ошибаюсь, дайте более точные оценки и заполните нас 🙂

robj:

1) да. Старшие водители с более узким ободом и более медленные летящие водители меньше зависят от угла носа. имейте в виду, что циклон был брошен на соревновании на 636 футов, и что многие игроки бросили его более чем на 400 футов. Я лично бросаю много орлов / ти-бёрд, когда собираюсь на контролируемую D.

2) вы всегда должны пытаться бросить нос вниз, но если вы получите нейтральный циклонный нос или слегка приподнятый нос, вы, вероятно, добьетесь более красивого броска (он может уплощаться / поворачиваться к носу вниз), чем, скажем, нос орка вверх (что является почти гарантированным срывом и падением, если у вас нет силы 500+).

3) да. отчасти потому, что это более быстрые диски, и чем медленнее диск, тем легче прижать его носом вниз, если вы поднимете нос. другая часть связана с% массы на полетной пластине по сравнению собод …

4) превышение крутящего момента = что-то, что смещает ориентацию диска в сторону анайзера, например, перекат запястья, рывки следуют вниз и т. д.

крутящий момент ниже = что-то, что искажает ориентацию диска в направлении хайзера, например, перекат запястья под и т. д.

5) почти все броски макс D начинаются носом вниз, так что да. Вы можете проверить, насколько ваши направления толкания / вытягивания (справа / слева от центра) совпадают с углом выстрела.