Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

X13UIT Pevné a pružné disky Lecture 5 Ing. Martin Molhanec, CSc.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "X13UIT Pevné a pružné disky Lecture 5 Ing. Martin Molhanec, CSc."— Transkript prezentace:

1 X13UIT Pevné a pružné disky Lecture 5 Ing. Martin Molhanec, CSc.

2 Pevné a pružné disky  Princip: magnetický záznam  Určeno pro trvalé uchovávání dat –Hromadná paměť  Levné a rychlé záznamové medium –Je levnější nežli polovodičové paměti –Je rychlejší nežli magnetické pásky

3 Pevný disk - princip hlava strana plotna stopa cylinder

4 Adresace na pružném disku Strana 2 Strana 1 Stopa Sektor

5 Adresace na pružném disku Velikost sektoru: BPS (Bytes Per Sector) Počet sektorů na stopu: SPT (Sectors Per Track) Počet stop na stranu: TPS (Tracks Per Side) KAPACITA: BPS*SPT*TPS*(2 nebo 1) Lineární adresa sektoru: sektor+(stopa-1)*SPT+strana*TPS*SPT

6 Adresace na pevném disku Hlava Spíše nežli hlava by mělo být plotna. Cylindr Sektor Stopa

7 Adresace na pevném disku Velikost sektoru: BPS (Bytes Per Sector) Počet sektorů na stopu: SPT (Sectors Per Track) KAPACITA: BPS*SPT*HEADS*CYLINDERS Lineární adresa sektoru: sektor+SPT*(hlava-1)+SPT*HEADS*(cylindr-1)

8 Pevný disk

9

10

11  Adresace: CHS – cylindr, hlava, sektor (cylinder, head, sector)  Kapacita = C x H x S x BPS (byte per sector)  Rychlost přenosu (Disc Transfer Rate) závisí na: –Šířka a rychlost propojovací sběrnice –Velikost paměti cache na disku –Rychlost otáček  Doba přístupu = doba vystavení + doba čekání rotační –Doba vystavení = najetí na cylindr (krokový motor, elmag. cívka) –Doba čekání rotační = najetí na sektor (rychlost otáčení disku)

12 Pevný disk  Kódování – MFM, RLL (2x větší kapacita) –Důvod pro kódování je ten, aby za sebou nebyly jen samé 0 nebo 1  ECC – error correction code, je součástí sektoru –Umožňuje kontrolu chyb při čtení  Parkování disku – u dnešních disků automatické –Zabraňuje poškození plotny a hlavičky při manipulaci  Prekompenzace – staré disky, změna fáze signálu u středu disku, kde je hustší záznam

13 Interleave (prokládání sektorů) Bez prokládání S prokládáním Systém nestačí číst sektory, tak jak jsou za sebou. Mezi čtením 1 a 2 sektoru ztratí systém celou otočku ! Systém stačí číst sektory, tak jak jsou za sebou. Mezi čtení 1 a 2 sektoru ztratí pouze 2 sektory!

14 Skew (posunutí stop) Přesun systému ze stopy na stopu trvá určitou dobu (doba najetí), proto ikdyž interleave=0, nestihne se počátek na další stopě. Bez prokládání

15 Skew (posunutí stop) Přesun systému ze stopy na stopu trvá určitou dobu, proto jsou sektory mezi dvěma stopami posunuty! S prokládáním

16 Pevný disk  Teplotní kalibrace – moderní disky mají autokalibraci –Pří zahřívání se plotny roztahují  ZBR – Zóne Bit Recording –rozdílný počet sektorů na vnitřních a vnějších stopách  Cache – vyrovnávací paměť na disku –zlepšuje výkonnost disku  MTBF – střední doba mezi chybami  S.M.A.R.T. – autodiagnostika disku během jeho chodu  Hlučnost – důležité u multimedií

17 Různá rozhraní HDCSDISK ST506 Bus: ISA VESA PCI HDC – hard disk controller, S – separátor

18 Různá rozhraní HDC S SDISK ST506 ESDI Bus: ISA VESA PCI HDC – hard disk controller, S – separátor

19 Různá rozhraní HDC B S SDISK S HDCC ST506 ESDI IDE (EIDE) Bus: ISA VESA PCI HDC – hard disk controller, S – separátor B – budič, C – cache

20 Různá rozhraní HDC B HA S SDISK S HDCC SDISKHDCC ST506 ESDI IDE (EIDE) SCSI Bus: ISA VESA PCI HDC – hard disk controller, S – separátor B – budič, C – cache, HA – host adapter

21 ST506  Toto rozhraní vzniklo na základě připojení disku ST506 (SHUGART, později SEAGATE) pomocí řadiče (WD1003) u první počítačů IBM PC fy IBM. Ostatní firmy toto připojení napodobovaly.  XT počítače neměly pro připojení disků žádnou podporu, proto na každém řadiči bylo rozšíření BIOSu ve kterém byla softwarová podpora pro ovládání disku. Parametry disku se nastavovaly přepínači na řadiči.  AT počítače měly pro tento typ disku standardní SW podporu v BIOSu. Parametry se nastavovaly v BIOSu a uchovávaly se v paměti CMOS. V řadiči již nebyla nutná SW podpora.  Připojení dvěma kabely, až dva disky.  Rychlost přenosu cca 0.5 až 1 MB/s  Kódování –MFM disky – menší kapacita, levnější –RLL disky – větší kapacita, kvalitnější

22 ST506

23 ST506

24 ST506

25 ST506

26 ESDI Enhanced Small Device Interface  Firma MAXTOR  Vylepšení ST506, separátor se přesunul na disk, tím bylo možné prodloužit kabely a zvýšit rychlost přenosu až na 3 MB/s  Disk uměl posílat svoji konfiguraci řadiči  Toto rozhraní bylo bohužel na svoji dobu příliš drahé a neuspělo!

27 IDE Integrated Device Electronics  V roce 1986 firma Western Digital (COMPAQ)  Jako ATA (AT attachment) v roce 1990, standard ANSI 1994  Řadič i separátor jsou umístěny na disku, to bylo umožněno tím, že samotný řadič byl levný a výkonný.  Na sběrnici se připojuje pouze karta s budiči (IDE adapter) nesprávně nazývaná řadič! (Ale ten je na disku).  Na disku je také brzy integrována i cache pro zvýšení výkonnosti.  Připojení je stále kompatibilní s rozhraním ST506.  Nejedná se o sběrnici ! Jde vlastně o vytažený port!

28 IDE později ATA  Je možné připojit dva disky na jeden kanál, jako master a slave. Připojení je jedním kabelem (40 pinů) se třemi konektory.  Rychlost 8 MB/s, režimy PIO 0 až 2, DMA 0 až 2  Velikost disku 504 MB maximálně, tzv. první limit.  IDE adaptér pro XT se nazýval XTA (XT attachment)  Pro zvýšení výkonu se později IDE adaptéry dělaly pro sběrnici VESA, výjimečně pro sběrnici PCI.  Na IDE řadič se obvykle umisťovalo rozhraní sériové a paralelní.

29 IDE

30 IDE

31 IDE

32 IDE

33 IDE

34 IDE

35 IDE

36 EIDE, Fast ATA, ATA-2  Jedná se rozšíření standardu ATA v roce 1994 –EIDE navrhla firma Western Digital –Fast ATA navrhla firma Seagate –Obě rozšíření se překrývala a byla ANSI standardizována jako ATA-2 v roce 1996  Kapacita disků >504 MB (LARGE, LBA)  2 kanály – 4 disky  PIO 0 až 4, DMA 0 až 2, maximální rychlost až 16.6 MB/s  Multiword přenos, identifikace disku, block mode  Zpětně kompatibilní s ATA (IDE)  IDE adapter již není samostatná deska do PC, ale je integrován přímo na MB a stává se součástí čipsetu.  Není to již pouze budič, ale složitější obvod, který zajišťuje složitější komunikaci s diskem. Místo o prodloužení portu lze již mluvit spíše o sběrnici. Připojení je v úrovni sběrnice PCI.

37 ATA-2

38 ATA-2

39 ATAPI  ATAPI = ATA Packet Interface  Jedná se způsob připojení CDROM prostřednictvím rozhraní ATA-2 (EIDE).  HW je připojení pochopitelně totožné.  PO stránce SW se komunikace odehrává ale jinak. S CDROM se komunikuje pomocí příkazů, které jsou podobné příkazům u disků s rozhraním SCSI – tzv. ASPI.  Před vznikem ATAPI se CDROM připojovaly: –Přes SCSI rozhraní (profesionální použití CDROM) –Přes proprietární rozhraní výrobců zvukových karet (asi 3 hlavní rozhraní)

40 Vývoj ATA  ATA-1(1990) 1994 –2 HDD –PIO 0,1,2 –DMA 0,1,2 –multiword DMA 0  ATA-2(1994) 1996 –PIO 0,1,2,3,4 –DMA 0,1,2 –Multiword DMA 0,1,2 –Block transfer –LBA addressing –Lepší Identify příkaz  ATA – –definice 40 žilový kabelu –SMART –Ochrana device heslem

41 Vývoj ATA  ATAPIv polovině 90let –AT Attachment Packet Interface –Umožňuje připojení CDROM přes ATA rozhraní, podobně jako SCSI –Původně samostatný standard, později se stal součástí ATA standardu  ATA/ATAPI – –UltraDMA 0,1,2 (16,25,33MB/s), přenos při vzestupné a sestupné hraně hodinového signálu –CRC kontrola přenosu a další vylepšení  ATA/ATAPI – –UltraDMA 3,4 (44,66) –80 žilový kabel pro omezení rušení

42 Vývoj ATA  ATA/ATAPI – –UltraDMA 5 (100) –LBA (48,64bit), Noise reduction, Audio Video Streaming  ATA/ATAPI – –UltraDMA 6 (133)  Další rozvoj standardu naráží na omezení  Seriál ATA (SATA)

43 PIO modes PIO Mode Cycle Time (nanoseconds) Maximum Transfer Rate (MB/s) Defining Standard Mode ATA Mode ATA Mode ATA Mode ATA-2 Mode ATA-2

44 DMA singleword modes DMA Mode Cycle Time (nanose conds) Maximum Transfer Rate (MB/s) Defining Standard Single Word Mode ATA Single Word Mode ATA Single Word Mode ATA

45 DMA multiword modes DMA Mode Cycle Time (nanoseconds) Maximum Transfer Rate (MB/s) Defining Standard Multiword Mode ATA Multiword Mode ATA-2 Multiword Mode ATA-2

46 Ultra DMA modes Ultra DMA Mode Cycle Time (nanoseconds) Maximum Transfer Rate (MB/s) Defining Standard Mode ATA/ATAPI-4 Mode ATA/ATAPI-4 Mode ATA/ATAPI-4 Mode ATA/ATAPI-5 Mode ATA/ATAPI-5 Mode ATA/ATAPI-6 Mode ATA/ATAPI-7

47 40 a 80 žilový kabel

48

49 IDE myths  Je známa skutečná geometrie IDE disku? –Známe pouze logickou geometrii. –Musí vyhovovat omezením rozhraní ATA C=65536, H=16, S=256 –Moderní disky používají ZBR (Zone Bit Recording=různé počty sektorů na stopách) NE!

50 IDE myths  Smí se IDE disky doopravdy low level formátovat? –Neznáme totiž skutečnou=fyzickou geometrii. –Moderní disky navíc používají ZBR (Zone Bit Recording=různé počty sektorů na stopách)  Formátovací příkaz se většinou ignoruje  Jeho vykonání může disk „poškodit“  Lze odstranit firemní low level utilitou NE!

51 Úzká hrdla komunikace s diskem HDD BIOS Šířka a frekvence ATA kabelu  výkon Počet bitů adresace  kapacita Inteligence ovládání  výkon

52 Úzká hrdla komunikace s diskem HDD BIOS Operační systém Schopnost adresace  kapacita Int13h Int 13h extensions Zavaděč

53 Schopnost adresace  kapacita Int13h Int 13h extensions Úzká hrdla komunikace s diskem HDD BIOS Operační systém Zavaděč

54

55 Bariery - Limity  Jak se disky postupně zvětšovaly přicházely postupně různé limity, které způsobovaly problémy.  Důvod –Systémový –Chyby programátorů BIOSu  Jak BIOS reaguje? –Příklad: limit 3GB, disk 4GB  Omezuje: omezí 4GB na 3GB  Vrapuje: myslí si, že pracuje s 4-3=1GB diskem  Kousne se   Řešením je upgrade BIOSu!

56 HDD The 1024 Cylinder Barrier (504MiB / 528 MB) WD1003Disk Fyzické CHS ATA

57 HDD The 1024 Cylinder Barrier (504MiB / 528 MB) BIOSWD1003Disk Logické CHS ATA Fyzické CHS ATA

58 HDD The 1024 Cylinder Barrier (504MiB / 528 MB) IO.SYSBIOSWD1003Disk Logické CHS INT13 Logické CHS ATA Fyzické CHS ATA

59 HDD The 1024 Cylinder Barrier (504MiB / 528 MB) IO.SYSBIOSWD1003Disk Logické CHS INT13 Logické CHS ATA Fyzické CHS ATA C max H max S max Kapacita max BIOS Int GB10+8+6=24b

60 HDD The 1024 Cylinder Barrier (504MiB / 528 MB) IO.SYSBIOSWD1003Disk Logické CHS INT13 Logické CHS ATA Fyzické CHS ATA C max H max S max Kapacita max BIOS Int GB10+8+6=24b IDE/ATA GB16+4+8=28b

61 HDD The 1024 Cylinder Barrier (504MiB / 528 MB) IO.SYSBIOSWD1003Disk Logické CHS INT13 Logické CHS ATA Fyzické CHS ATA C max H max S max Kapacita max BIOS Int GB10+8+6=24b IDE/ATA GB16+4+8=28b Min MB10+4+6=20b

62 Jak 504MB barieru překonáme ?  Transformace parametrů (1. řešení) –Extended CHS (ECHS, XCHS, LARGE)  BIOS provádí přepočet mezi parametry na straně INT13 (vstup do BIOSu) a na straně ATA (výstup z BIOSu), tak aby specifikovaly stejně velkou kapacitu HDD!  Není jediný způsob translace! –Nekompatibilita naformátovaných disků! –Nejčastěji dělíme cylindry mocninou 2 (2, 4, 8,…) a tím samým číslem násobíme počet hlav. Počet cylindrů zůstává zachován.

63 HDD The 1024 Cylinder Barrier IO.SYSBIOSWD1003Disk Logické CHS INT13 Logické CHS ATA Fyzické CHS ATA C max H max S max Kapacita max CHS output GB Max for output GB TRANFORMACE!

64 HDD The 1024 Cylinder Barrier IO.SYSBIOSWD1003Disk Logické CHS INT13 Logické CHS ATA Fyzické CHS ATA C max H max S max Kapacita max CHS output GB Max for input GB TRANFORMACE!

65 HDD The 1024 Cylinder Barrier IO.SYSBIOSWD1003Disk Logické CHS INT13 Logické CHS ATA Fyzické CHS ATA C max H max S max Kapacita max CHS output GB Faktor 88 88 -- Max for input GB TRANFORMACE!

66 HDD The 1024 Cylinder Barrier IO.SYSBIOSWD1003Disk Logické CHS INT13 Logické CHS ATA Fyzické CHS ATA C max H max S max Kapacita max CHS output GB Faktor 88 88 -- CHS input GB Max for input GB TRANFORMACE!

67 Jak 504MB barieru překonáme ?  Transformace parametrů (2. řešení) –LBA (Logical Block Address) –Lineární adresování sektorů na disku  Ale POZOR LBA bez transformace nic neřeší!!! –Výhoda – transformace je definována jednoznačně –Nevýhoda – stejnak není kompatibilní, více vstupních hodnot může dávat stejný výstup! –Je pomalejší (musí se doopravdy násobit!) –Musí podporovat, jak HDD, tak BIOS!

68 HDD The 1024 Cylinder Barrier IO.SYSBIOSWD1003Disk Logické CHS INT13 Lineární LBA ATA Fyzické CHS ATA LBAC max H max S max Kapacita max LBA output GB Max for output 2 28 = GB TRANFORMACE!

69 HDD The 1024 Cylinder Barrier IO.SYSBIOSWD1003Disk Logické CHS INT13 Lineární LBA ATA Fyzické CHS ATA LBAC max H max S max Kapacita max LBA output GB CHS input GB Max for input GB TRANFORMACE!

70 HDD The 1024 Cylinder Barrier IO.SYSBIOSWD1003Disk Logické CHS INT13 Lineární LBA ATA Fyzické CHS ATA LBAC max H max S max Kapacita max LBA output GB CHS input GB transform = 767 * 128 * 63 Max for output 2 28 = GB TRANFORMACE!

71 Řešení hranice 504MB (umožnit transformaci)  Upgrade BIOSu pokud ho výrobce nabízí –EPROM, FLASH  Speciální software, který se aktivuje při bootu –ONTRACK: Disk manager (DDO=Dynamic Disc Overlay) –MICROHOUSE: EZ-Drive –Je k dostání jako OEM verze při koupi disku  ATA-2 adapter s BIOSem, BIOS adapter: méně časté řešení Někdy je nutné vypnout autodetekci v BIOSu Někdy je nutné na disku nastavit menší velikost

72 The 4096 Cylinder Barrier (1.97GiB / 2.11GB)  Je způsobena chybou v některých BIOSech! –Některé BIOSy sice umějí transformaci, ale pro cylindr stále rezervují pouze 12bitů! –2 12 =4096 –Možný zdroj chyby:  Kapacita ATA: =28b  Kapacita Int13: =24b  Čili nám stačí omezit kapacitu ATA na: =24b  Transformace, ale nemění SPT! Čili potřebuji: =24b!  Pro vyřešení problému platí to samé co u předchozích barier, je nutná náhrada chybného BISOu, různým možným způsobem!

73 The 6322 Cylinder Barrier (3.04GiB / 3.26GB)  Nikdo neví proč  Nikdo neví proč The Phoenix Bios 4.03./4.04 Bug (3.054GiB / 3.28GB)  Programátorská chyba! –Pro C=6350 až 8322 se kouše –Pro C=8323 až zobrazje jenom špatnou hodnotu –Pro C=8323 až zobrazje jenom špatnou hodnotu

74 The 8192 Cylinder Barrier (3.94GiB / 4.22GB)  Pro počet hlav mezi 8192 až je obvyklá hodnota transformace 16  Příklad: máme 6.45 GB disk CHSKapacita IDE/ATA max GB Náš disk GB Transformace Po transformaci Int13 max

75 The 8192 Cylinder Barrier (3.94GiB / 4.22GB)  Pro počet hlav mezi 8192 až je obvyklá hodnota transformace 16  Příklad: máme 6.45 GB disk CHSKapacita IDE/ATA max GB Náš disk GB Transformace 1616 -- Po transformaci Int13 max

76 The 8192 Cylinder Barrier (3.94GiB / 4.22GB)  Pro počet hlav mezi 8192 až je obvyklá hodnota transformace 16  Příklad: máme 6.45 GB disk CHSKapacita IDE/ATA max GB Náš disk GB Transformace 1616 -- Po transformaci GB Int13 max

77 The 8192 Cylinder Barrier (3.94GiB / 4.22GB)  Pro počet hlav mezi 8192 až je obvyklá hodnota transformace 16  Příklad: máme 6.45 GB disk CHSKapacita IDE/ATA max GB Náš disk GB Transformace 1616 -- Po transformaci GB Int13 max GB Toto se zdá být OK !? Ale !!!

78 The 8192 Cylinder Barrier (3.94GiB / 4.22GB)  Pro počet hlav mezi 8192 až je obvyklá hodnota transformace 16  Příklad: máme 6.45 GB disk CHSKapacita IDE/ATA max GB Náš disk GB Transformace 1616 -- Po transformaci GB Int13 max GB 256 hlav = 0 až 255 v registrech! Potřebuji však zobrazit 1 až 256! 256 je však čili 3 a nikoliv 2 bytes !!!

79 The 8192 Cylinder Barrier (3.94GiB / 4.22GB)  Pro počet hlav mezi 8192 až je obvyklá hodnota transformace 16  Příklad: máme 6.45 GB disk CHSKapacita IDE/ATA max GB Náš disk GB Transformace 1616 -- Po transformaci GB Int13 max GB Jaké bude řešení?

80 The 8192 Cylinder Barrier (3.94GiB / 4.22GB)  Pro počet hlav mezi 8192 až je obvyklá hodnota transformace 16  Příklad: máme 6.45 GB disk CHSKapacita IDE/ATA max GB Náš disk GB Transformace 1515 -- Po transformaci GB Int13 max GB 1.možnost: Transformace 15!!!!

81 The 8192 Cylinder Barrier (3.94GiB / 4.22GB)  Pro počet hlav mezi 8192 až je obvyklá hodnota transformace 16  Příklad: máme 6.45 GB disk CHSKapacita IDE/ATA max GB Náš disk GB Transformace 1616 -- Po transformaci Int13 max 2. možnost: Počet hlav 15!

82 The 8192 Cylinder Barrier (3.94GiB / 4.22GB)  Pro počet hlav mezi 8192 až je obvyklá hodnota transformace 16  Příklad: máme 6.45 GB disk CHSKapacita IDE/ATA max GB Náš disk GB Transformace 1616 -- Po transformaci GB Int13 max GB 2. možnost: Počet hlav 15!

83 The 240 Head int13 Barrier (7.38GiB / 7.93GB)  Je v BIOSech, které řeší předchozí limit, tak jak bylo ukázáno!  Maximální počet hlav je v nich totiž dovolen pouze 240!!! CHSKapacita IDE/ATA max GB maximum GB Transformace 1616 -- Po transformaci GB Int13 max GB Jak je vidět řešení změnou počtu hlav je pouze dočasné

84 The 240 Head int13 Barrier (7.38GiB / 7.93GB)  Je v BIOSech, které řeší předchozí limit, tak jak bylo ukázáno!  Maximální počet hlav je v nich totiž dovolen pouze 240!!! CHSKapacita IDE/ATA max GB maximum GB Transformace 1515 -- Po transformaci GB Int13 max GB Ani řešení změnou transformace nepomůže ! Je pouze dočasné

85 HDD The Int13 8GB Barrier (7.88GiB / 8.46 GB) IO.SYSBIOSWD1003Disk Logické CHS INT13 Logické CHS ATA Fyzické CHS ATA C max H max S max Kapacita max BIOS Int GB10+8+6=24b IDE/ATA GB16+4+8=28b Přes Int13 prostě více nenacpu!!!

86 The Int13 8GB Barrier (7.88GiB / 8.46 GB)  Řešením je nový standard: –Int13h extensions –Je dovolena lineární adresa o velikosti až 64bitů=2 64 =9.4 TGB (TeraGigabajtů)!!!! –Musí podporovat, jak BIOS, tak operační systém (zavaděč). –Například: MS DOS 7.0, Windows 95 a novější, Linuxy… –Implikuje nové typy partition pro Windows a DOS! –Nebo se musí BIOS obcházet!  Má to své nevýhody!

87 Int13h extensions  Navrhla firma Phoenix známý výrobce profesionálních BIOSů a firmy Microsoft, IBM, Western Digital –Parametry se nepřenáší v registrech, ale v paměti na kterou ukazuje pointer, který je v registrech –Je dovolena lineární adresa o velikosti až 64bitů=2 64 =9.4TGB (TeraGigabajtů)!!!! –Disk dokonce nemusí umět LBA! BIOS udělá zpětnou transformaci LBA  CHS –Podporuje další služby: nejen HDD, hot swap, atp. HDD IO.SYSBIOS ATA-2 řadič disku Disk LBA INT13 extensions LBA nebo CHS Je zachována pochopitelně plná zpětná kompatibilita!

88 Int13h extensions  Problémy s MS DOS/Windows partitions –Standardně používají CHS (24bit) parametry –Proto bylo nutné kvůli bezpečnosti zavést nové MS DOS/Windows partition, které používají pouze LBA (32bit) parametry (2TB)  Podrobněji až budeme brát partitions  Int13h extensions –Neumějí:  MS DOS 6.22 a nižší  Windows 3.x  Starší verze Linuxu, atp. –Umějí  MS DOS 7.0 a vyšší  Windows W95 a vyšší  NT 4 a vyšší  Novější verze Linuxu, atp.

89 The Windows 95 32GB Barrier (29.8GiB / 32.0 GB)  V roce 1999 Microsoft oznámil, že Windows 95 nepodporují disky větší než 32GB –Nikdo neví proč –Nikdo neví proč  Windows 98 a ME podporují větší disky, ale je nutný oprava programu SCANDISK!

90 The Cylinder Barrier (31.5GiB / 33.8 GB)  Vyskytuje se u některých verzí Award BIOSu  Zřejmě na uschování počtu cylindrů využívají 16bitů (2 16 =65536)  Ale protože se standardně vždycky udává počet 63 sektorů, vzniká opět programátorská chyba  Ale protože se standardně vždycky udává počet 63 sektorů, vzniká opět programátorská chyba C max H ma x S ma x Kapacita max IDE/ATA maximum GB16+4+8=28b Skutečné využití GB16+4+6=26b Zbytečná chyba, protože se pro komunikaci s diskem stejně využívá LBA!

91 The ATA Interface Limit Barrier (128GiB / 137GB)  Jedná se o fyzické omezení standardu ATA-2  Řeší ATA/ATAPI – –Která navrhuje nové LBA rozhraní k disku –Navrhuje používat 48bit nebo 64bit –Musí podporovat  Disk  BIOS  (OS, zavaděč) C max H ma x S ma x Kapacita max IDE/ATA maximum GB16+4+8=28b

92 Řešení barier obecně  BIOS –Upgrade BIOSu pokud ho výrobce nabízí  EPROM, FLASH –Speciální software, který se aktivuje při bootu  ONTRACK: Disk manager (DDO=Dynamic Disc Overlay)  MICROHOUSE: EZ-Drive  Je k dostání jako OEM verze při koupi disku –ATA-2 adapter s BIOSem, BIOS adapter: méně časté řešení  OS –Upgrade OS  Důvod je ten, že OS BIOS většinou obchází, proto musí umět ty samé věci  Podpora Int13h extensions  OS mají navíc zase své LIMITY!!!  Zavaděč –Upgrade zavaděče  Zavaděč sice používá BIOS ale, musí umět Int13h extensions pokud chce zavádět OS z velkého disku z oblastí >8GB

93 SATA (Serial ATA)  Nový standard pro připojení disků  Využívá sériové sběrnice, to umožňuje přejít na vyšší frekvence. Není totiž problém se synchronizací paralelních signálů.  Verze –150 MB/s –Softwarová kompatibilita, OS nepozná, že se jedná o SATA nikoliv PATA –Data se přenášejí ve formě paketů (balíčků) dat s kontrolním součtem –Je obousměrná, diferenciální (podobně jako Express PCI) –Menší konektory (7pinů) a tenčí kabeláž, to ulehčuje chlazení vnitřku skříně, nižší napájení 0,25V –Spojení Point-to-Point –Podpora Hot-Swap

94 SATA konektory

95

96

97 SATA

98 SATA

99 SATA

100 SATA

101 PATA

102 SATA

103 SATA

104 SATA

105 SATA-II.  Verze –Phase 1: rozšíření vhodná pro servery, inspirace SCSI –Phase 2. vyšší výkon, od 300MB/s NCQ Native Command Queuing

106 External SATA  eSATA was standardized in mid-2004, with specifically defined cables, connectors, and signal requirements for external SATA drives. eSATA is characterized by: –Full SATA speed for external disks (115 MB/s have been measured with external RAID enclosures) –No protocol conversion from PATA/SATA to USB/Firewire, all disk features are available to the host –Cable length is restricted to 2 metres, USB and Firewire span longer distances. –Minimum and maximum transmit voltage decreased to 400 mV mV V –Minimum and maximum receive voltage decreased to 240 mV mV

107 eSATA compared to other buses

108 Pružný disk  1967 IBM – zadala vývojový úkol: vytvořit levné medium pro zavádění mikrokódu pro své střediskové počítače Systém/370 namísto děrné pásky.  1971 byl pod vedení Alana Shugarta vytvořen první 8“ (20cm) pružný disk o kapacitě 80kB!  1973 byla zvýšena kapacita 8“ pružného disku na 256kB. Tento disk se stal levnou hromadnou pamětí pro nastupující 8mi bitové mikropočítače a jejich operační systém CP/M-80  Formát pružných disků byl standardizován jako ECMA-59, později jako ANSI standard.  Alan Shugart zakládá Shugart Associates, později Seagate.  1975 – kapacita 8“ FD se zvýčila na 1MB (DS/DD)=(Double Side/Double Density)  Tyto jednotky jsou často využívány i pro OS, protože tehdejší mikropočítače nebyly vybaveny HDD!

109 Pružný disk  1975 – byl vyvinut první 5“ (13cm) FD s kapacitou 110kB  1978 byla zvýšena kapacita 5“ FD na standardních 360kB (standardně využíván v IBM PC)  1980 kapacita zvýšena na 720kB (QD=Quad Density)  1984 IBM PC AT využívá 1.2MB (HD=HighDensity)  Během první poloviny nástup 3“ (9cm) FD disků, které vyvinula fa Sony. Na rozdíl od 5“ a 8“ jsou v pevném obalu!!! Jejich kapacita se postupně zvýšila z 720kB na standardních 1.44MB (1987).  1991 pokus o formát 2.88 MB (ED=Extended Density). Nebyl úspěšný, protože zvýšení kapacity nebylo tak výrazné a současně v té době započal nástup jednotek Syquest a později velice populárních jednotek ZIP!!!

110 Pružný disk  Adresace na FD je: –Strana –Stopa –Sektor  Řadič FD –IBC PC XT: většinou na desce se SIO a PIO –IBM PC AT: na IDE adapteru –Nyní na MB –V poslední době, zejména u notebooku již není, je nahrazen mechanikou CD ROM nebo CDRW (možnost FD přes USB!)

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120 Pružné disky - formáty TYPKapacitaStopySektoryStrany 5“ SS/SD 120kB kB4091 5“ DS/SD 320kB kB4092 5“ QD 720kB8099 5“ HD 1.2MB “ SD 720kB8092 3“ HD 1.44MB “ ED Formát počítačů IBM PC XT

121 Pružné disky - formáty TYPKapacitaStopySektoryStrany 5“ SS/SD 120kB kB4091 5“ DS/SD 320kB kB4092 5“ QD 720kB8092 5“ HD 1.2MB “ SD 720kB8092 3“ HD 1.44MB “ ED Populární formát, ale nebyl na IBM PC AT oficiálně podporován! Double Step – problém v BIOSu

122 Pružné disky - formáty TYPKapacitaStopySektoryStrany 5“ SS/SD 120kB kB4091 5“ DS/SD 320kB kB4092 5“ QD 720kB8099 5“ HD 1.2MB “ SD 720kB8092 3“ HD 1.44MB “ ED Formát počítačů IBM PC AT

123 Pružné disky - formáty TYPKapacitaStopySektoryStrany 5“ SS/SD 120kB kB4091 5“ DS/SD 320kB kB4092 5“ QD 720kB8099 5“ HD 1.2MB “ SD 720kB8092 3“ HD 1.44MB “ ED Současný formát počítačů IBM PC AT a notebooků

124 Přehuštění disket  Zvýšená kapacita disket na normální velikost –Více sektorů na stopu  Např. z 9 na 10 až 11  Menší gap –Více stop  Např. ze 40 na 41 až 42  Až na doraz  360 na 400, 720 na 800, 1.2 na 1.4, 1.4 na 1.6  Nakonec to začal užívat samotný Microsoft (instalační diskety WfW 3.11) a IBM (OS/2)  Programy: např. 2F nebo FDFORMAT  Problémy: –360 formátovaná na 1.2 –360 formátovaná na 360, ale v 1.2 mechanice –Využití 720 disket v IBM PC originál  V současné době diskety prokazují zvýšenou nespolehlivost!

125 SCSI Small Computer Systems Interface   Obecné výkonné rozhraní pro připojování periferií k počítačům   Je multiplatformní, nejen IBM PC, ale i Macintosh, Sun, aj.   Umožňuje připojit celou řadu zařízení, zejména HDD, ale také např. TAPE, CDROM,...   Na rozdíl od IDE (ATA) se jedná o skutečnou sběrnici s multitáskem!   1979, firma Shugart Associates (Alan Shugart – vymyslel FD a později založil firmu Seagate Technology)   Původní název SASI : Shugart Associates Systems Interface   1982 : ANSI začala připravovat standard

126 SCSI-1   1986 : ANSI standard X , jako SCSI, později nazýváno SCSI-1   Definuje – –Délku kabelů, charakteristiku signálů – –Příkazy, přenosové módy   8-bit bus (narrow), 5B/s   Jednoduché napájení (0,+) (Single Ended)   Pasivní zakončení (Passive Termination)   6m délka kabelu, 50-pin   8 zařízení (jedno z nich je vždy host adapter)   Interní a externí kabely   Periferie : HDD, tape, WORM,…   Z dnešního hledisko omezené a nevýkonné

127 SCSI-2  1985, započaly práce na standardizaci ANSI  1990, první verze standardu X  1994, druhá verze standardu X  Definuje Common Command Set (CCS)  Definuje nové vlastnosti –Fast SCSI : 10MB/s –Wide SCSI : 16bit bus (definuje i 32bit, ale neujal se) –16 devices –Nové kabely a konektory : bit –Aktivní zakončení (Active Termination) –Diferenční napájení (+,-) (Differential Signaling) později jako High-Voltage Differential (HVD) –Command Queuing (dávky příkazů) –Additional Command Sets : příkazy pro nové periferie  Nové periferie : CDROM, scannery, aj.

128 SCSI-3   1993, započala standardizace ANSI   Jedná se vlastně o celou řadu standardů!   Základem je: – –SCSI-3 Architecture Model (SAM) přijatý jako ANSI standard X – –V současné době je rozpracováná nová verze standardu SCSI-3 Architecture Model-2 (SAM-2)   Standard se člení na – –Commands : příkazy – –Protocols : protokoly – –Interconnects : propojení   Každý podstandard se skládá z více standardů a jejich verzí a revizí !   Až 32 periferií   Další typy periferií: DAT, FileServer,…

129 SCSI-3  Informace, že nějaké zařízení je SCSI-3 je nedostatečné, standard je příliš rozsáhlý  Nejdůležitější pro paralelní (sběrnicové) připojení je verze standardu SPI !

130 Verze standardu SPI  SPI : X –Protokol je v SIP –Jinak je jako SCSI-2 (FastSCSI, 10MB/s) –Fast-20, zvyšuje výkon na 20MB/s (narrow) nebo 40MB/s (wide) Ultra SCSI nebo Wide Ultra SCSI 68pin kabel  SPI-2 : X –Fast-40 : 40MB/s (narrow), 80MB/s (wide) –Low Voltage Differential (LVD) –Multimode Operation : periferie umí jak SE tak LVD –Nové konektory : menší verze 68pin –Ultra2 SCSI nebo Wide Ultra2 SCSI

131 Verze standardu SPI  SPI-3 : in 2001  5 hlavních vlastností –Fast-80(DT) : DT=double transmition 160MB/s (wide), 40MHz –Cyclic Redundancy Check (CRC) –Domain Validation : nastavení optimální rychlosti –Quick Arbitration and Selection (QAS) : vylepšení multitásku –Packetization : přenos dat po větších kusech  Další vlastnosti –Zrušení HVD –Zrušení 32bit bus –Zrušen SCAM (SCSI Configured AutoMatically) –Zrušen 8bit bus (narrow)  Ultra3 SCSI je vlastně Wide Ultra3 SCSI

132 Problémy standardu SPI-3 a standard SPI-4  Pro označení Ultra3 SCSI požaduje pouze splnění jedné z 5 vlastností!  Obchodníci proto přijali: –Ultra160(/m) SCSI který splňoval 3 vlastnosti  Fast80 (DT), (160MB/s)  Cyclic Redundancy Check (CRC)  Domain Validation –Ultra160+ splňoval všech 5 vlastností  SPI-4, ve vývoji –Fast-160(DT) (80MHz) –Ultra320 SCSI (320MB/s)

133 Standard Defined Bus Speed Common Signaling Speed Name Clock Speed (MHz) Clocking Transfer Rate (Mtransfers/s) Throughput (MB/s) Narrow (8-bit) Wide (16-bit) SCSI-1"Regular"5Single55-- Fast"Fast"10Single10 20 Fast-20"Ultra"20Single20 40 Fast-40"Ultra2"40Single40 80 Fast-80 (DT) "Ultra3" or "Ultra160" 40Double Fast-160 (DT) "Ultra320"80Double SCSI přehled výkonů

134 Signaling Speed NarrowWide Mode Throughput (MB/s) Mode Throughput (MB/s) SCSI-1 5Wide SCSI10 FastFast SCSI10Fast Wide SCSI20 Fast-20Ultra SCSI20Wide Ultra SCSI40 Fast-40Ultra2 SCSI40Wide Ultra2 SCSI80 Fast-80(DT)-- Ultra3 SCSIUltra3 SCSI, Ultra160(/m) SCSI, Ultra160+ SCSIUltra160(/m) SCSIUltra160+ SCSI 160 Fast-160(DT)--Ultra320 SCSI320 SCSI přehled výkonů

135 Icons for hardware using single-ended SCSI (left) and regular (high voltage) differential SCSI (right).

136 Icons for hardware using LVD SCSI (left) and multimode LVD/SE SCSI (right).

137 Host Adapter

138 Male DD-50 SCSI connector. Note the "D-shaped" metal shell around the pins. Male (above) and female 50- pin Centronics connectors. As you can see, there are no pins; the contacts are flat. Note the tabs on the sides of the male connector and the latches on the sides of the female connector, which snap into the tabs to secure the connector in place.

139 Male 50-pin (above) and 68-pin external high density connectors. A male 68-pin VHDCI connector.

140 Male (above) and female 50-pin regular density internal connectors. Note the gap in the plastic shield around the male connector, and the tab on the female connector, for keying. A male, internal, high-density 68-pin connector. The 50-pin connector is the same, just narrower. (It is much less common than the 68-pin version.) A female 80-pin SCA connector. This is the connector that would be found on a backplane designed for SCA SCSI drives.

141 Internal (above) and external (below) connectors on a Wide Ultra2 SCSI host adapter. In the upper photo you can see two connectors; facing you is a 68-pin (wide) high-density connector, and facing up is a 50-pin (narrow) "regular density" connector. In the lower photo is a 68-pin (wide) high-density connector.

142 An external, male Centronics "A" cable. These is one of two of the most common narrow cable types in the SCSI world.

143 A female regular density internal ribbon "A" cable. These is second of two of the most common narrow cable types in the SCSI world.

144 Above, an external wide cable that has one high density connector and one very high density connector.

145 Below, an internal wide cable with five high density connectors. Note the integrated terminator on the internal connector (upper left).

146 An internal, 68-wire, 5-connector LVD cable. Note the distinctive "loose" twisted pair wiring between the connectors. The circuit board at bottom right is an integrated LVD/SE terminator. (Incidentally, one of the connectors is hidden behind the terminator and hard to see.)

147 Detail of the cable pictured before, showing one of the high density connectors, along with a flat section of the cable where the connector attaches, and the twisted pairs of the cable on either side.

148 SCSI výhody  TAGGED COMMAND QUEUING –Možnost přijmout až 256 příkazů najednou a postupně je pak zpracovávat v libovolném pořadí (optimalizace).  ELEVATOR SORTING –Pořadí příkazů se změní tak, aby se minimalizovaly pohyby hlaviček disku.  DISCONNECT/RECONNECT –Možnost periferie odpojit se od sběrnice a tím ji uvolnit, zatímco zpracovává příkazy.

149 SCSI  IDE (ATA)  Nejde jenom o RYCHLOST!  SCSI má speciální vlastnosti (viz. předešlý slajd).  SCSI disky jsou určené do serverů, proto se většinou na rozdíl od IDE (ATA) disků dělají: –Spolehlivější –Rychlejší

150 API SCSI  INT13 –SCSI adapter emuluje BIOS. SCSI disk se objeví při bootování jako normální disk, je z něj možné bootovat a přistupovat na něj podobně jako na disk IDE (ATA). Host adapter je ovšem 2x až 3x dražší nežli stejný adapter, který BIOS neemuluje! Využívá se pochopitelně jen při bootování!  ASPI –Původně: Adaptec SCSI Program Interface –Nyní: Advanced SCSI Program Interface –Toto API navrhla firma ADAPTEC, výrobce kvalitních host adapterů.  CAM –Common Access Method –Navrhly firmy Future Domain a NCR –Využívá se pro levné host adaptery, např. CD, scanner, atp.  LADDR –Layer Device Driver Architecture –Microsoft pro OS/2 1.0

151 SAS – Serial Attached SCSI  Firmy: MAXTOR, INTEL  Protokol je kompatibilní s SCSI  300MB/s (150MB/s) až 600MB/s  Hot plugging, 8 metrů kabel  Point to Point, 127 x 127 periferií  Externí konektor pro 4 channels  Na rozdíl od SATA je full duplex  Je po stránce konektorů kompatibilní se SATA (Serial ATA). Umí je i využívat!  V 1.0 na trhu od 2004  V 2.0 bude mít 600MB/s

152 Fibre Channel  1994 ANSI standard (počátek 1989)  Podpora od firem IBM, HP, Sun  Určen pro SAN (Storage Area Networks)  10 až 100km !!! (optické zesilovače)  V roce 2000 cca 2Gb/s  Pracuje se na 10Gb/s  Slouží pro přenos protokolů: –SCSI, Ethernetu nebo ATM  Aplikace: –telekomunikace, multimedia, medical imaging, scientific visualisation

153 SSA Serial Storage Architecture  Firma IBM, 1999  Podpora kritických serverových aplikací  192 hot-swap disků  32 RAID řadičů  Délka kabelů 25m  80MB/s  Firemní technologie – není příliš úspěšná!

154 Hurá


Stáhnout ppt "X13UIT Pevné a pružné disky Lecture 5 Ing. Martin Molhanec, CSc."

Podobné prezentace


Reklamy Google