Embed Size (px)
Citation preview
Computerperiferie – samenvatting
Hoofdstuk 1: computerarchitectuur
RISC – CISC- Verschil in omgang met instructies- Veel instructies complex instruction set computer- Beperkte instructieset Reduced instruction set computer
o Prestatieverbeterende technieken zoals caching en pipelining- De 80x86 van Intel CISC, maar men wou RISC technieken toepassen golden handcuffs
o Ze willen neerwaarts compatibel blijven, ook al zijn er verbeteringen gevonden die zouden vereisen dat je volledig moet herbeginnen. Door succes van x86
- Eigenschappen van RISC:o Alle instructies hebben een vaste grootte: meestal 4 byteso Load/store architecture (eerste alle gegevens uit registers verzamelen, dan
bewerking uitvoeren, en dan naar geheugen wegschrijven)o Groot aantal general purpose registerso Aparte bussen voor data en code(programmageheugen) harvard architectuuro Hardwiring instructies vast gaan coderen
- Soorten instructieso Load/storeo ALU instructies: rekenkundige en logische bewerkingen uitvoereno Spronginstructies
- 5 traps RISC pipelineo Pipelining is een voorbeeld van ILP (instruction level parallellism)o Alle 5 de stappen uitgevoerd door een aparte eenheid v/d CPU parallel mogelijko 5 instructies mogelijk tegelijkertijdo Stappen:
IF = instruction fetch: PC (prog counter) op adresbus geplaatst en bijhorende instructie opgehaald. Dan PC met 4 vermeerderen (want instr is 4 bytes)
ID= instruction decode: instructie decoderen en nodige registers opgehaald EX = execute: ALU gebruikt om met de operanden berekeningen te doen MEM = memory acces: bij een load instr wordt de inhoud van het adres uit
de vorige stap opgehaald, bij een store instr wordt ernaar geschreven WB = write back: enkel voor ALU en load instr resultaat afkomstig van het
geheugen wordt naar het registerbestand geschreveno Probleem bij Pipelines bij voorwaardelijke spronginstructies
Oplossing 1: wachten tot de uitkomst van de voorwaarde bekend is Oplossing 2: uitkomst voorspellen en voortdoen wanneer foutief ganse
pipeline leegmaken (hyperthreading kan hiervan gebruik maken)
De pentium bug- Probleem bij het delen van reële getallen afrondingsfout tussen het 4e en 15e cijfer na de
komma
- Geschatte kosten geweldig veel lager dan werkelijke kosten- Foutfrequentie veel hoger dan Intel zei- Niet iedereen zou er last van hebben (volgens Intel)
De 8086 en 8088- Eigenschappen van de 8086:
o 16 bit architectuur met 16 bit brede registerso 20 bit adresbus tot 1 MB geheugeno 16 bit registers, waarvan sommige 8 bit adresseerbaar ooko Heeft sterk vereenvoudigde vorm van pipelining
- 8088 heeft een 8 bit databus- Gesegmenteerd geheugen ieder programma eigen set segmenten- Bij 8086 geen extra registers om segmenten te beveiligen geen multitasking- Per programma 4 segmenten:
o Codesegmento Datasegmento Stacksegmento Optioneel extra datasegment
- Per segment zijn 2 registers nodigo Segmentregister: bevat het adres waar het segment beginto Offsetregister: bevat een relatief adres naar een locatie binnen dat segment
- Soorten registers:o Algemene registers
AX en DX: voor rekenkundige bewerkingen BX: als bijkomend offsetregister CX: als telregister
o Offsetregisters SP,IP,BP,…
o Segmentregisters CS,DS,…
- Interruptso Hardware interrupts
Non maskable interrupt (NMI) kunnen niet worden onderdrukt Interrupt request (IRQ)
o Software interrupts Zuiver software interrupts Traps (synchrone interrupts) cv deling door nul
o Verwijzingen naar de interrupt service routines zijn terug te vinden in de interrupt vector table
- processor maakt geen onderscheid tussen de soorten
Betrouwbaarheid en beschikbaarheid- 3 indicatoren
o MTTF: mean time to failure gemiddelde tijd tussen het in gebruik nemen en het uitvallen van het onderdeel
o MTTR: mean time to repair gemiddelde tijd dat het vergt om het defecte onderdeel te vervangen
o MTBF: mean time between failures som van de 2 bovenstaande- Beschikbaarheid: MTTF/(MTTF+MTTR)
Benchmarks- Whetstones: bepalen van de rekenkracht adhv floating point instructies (kWIPS)- Dhrystones: rekenkracht adhv integer instructions - SPEC: system performance evaluation corporation
o Met behulp van een ratio en testsuites: hoe hoger, hoe performantero Uitvoeringstijd wordt vergeleken met een referentietoestel
Vermogensverbruik van een processor- Dynamisch vermogen: bepaald door 2 factoren
o Short circuit current: vb CMOS inverter tot 15% v/h totale dynamisch vermogeno Switched capacitance: Pdyn = a*C*V²*f van de elektronische schakelaars
Dit vermogen beperken door: Aantal transisties beperken (= a, 01 en 10) Totale capaciteit van de schakeling naar beneden halen CPU spanning laten afnemen Klokfrequentie doen dalen
Transities verminderen door clock gating: niet gebruikte delen van de CPU loskoppelen van de klok
Grootte van de transistoren verkleinen C dalen MAAR niet haalbaar Spanning is al gezakt van 5V naar 1 V Klokfrequentie doen afnemen: dynamic voltage scaling (hangt samen met
spanningsdaling )- Statisch vermogen
o Som van alle lekstromen binnen de CPUo Tegenwoordig rond de 40% van het totale vermogen
- Koelingo Moderne CPU: 90 a 100W vermogen hoofdzakelijk in warmteo Afgevoerd door koeltoren (koelvinnen met ventilator)o Dimensioneren adhv draagkracht van de CPU en thermische weerstanden
Kleinere thermische weerstand voor veel warmte afgifte
Hoofdstuk 2: computervoedingen- Lineaire voedingen met seriestabilisatie
o Vooral bij toestellen die ruisgevoelig zijn
o Principe: omdat de lastweerstand altijd veranderd moet de serieweerstand mee veranderen om de spanning gelijk te houden
o Stappen: Aftransformeren Gelijkrichten Afvlakken stabiliseren
o details p25- geschakelde voedingen (SMPS)
o ingangsspanning periodiek onderbroken door een elektronische schakelaaro buck converter
uitgangsspanning kleiner dan de ingangsspanning zie p 27 voor tekening
o boost converter uitgangsspanning hoger dan de ingangsspanning zie p 28
o buck boost converter spanning kan zowel kleiner als groter zijn dan de ingangsspanning indien ook transformator ipv spoel galvanische scheiding
Hoofdstuk 3: moederborden en I/O bussen
Componenten- BIOS:
o Besturingssysteem bestond uit 2 delen: BIOS: vast onderdeel schakel tussen hard- en software MSDOS: verzameling programmabestanden
o Voor specifieke hardware niet overdraagbaar tussen moederbordeno Onderdelen:
POST: verschillende componenten testen BIOS setup utility: enige dat door de gebruiker te benaderen is (bvb
bootsequentie) Systeem BIOS: fundamentele diensten voor goede werking systeem Diagnostics: instellen en detecteren van randapp
- CPU sloto Voor het plaatsen van de CPU
- Chipseto Aantal chips die zorgen voor de verbinding van de processor met alle
periferiecomponenteno Nu alle chips samen geïntegreerd op 2 of 3 chips uiteindelijk naar 1o Functies:
Geheugencontroller Diskcontroller
Toetsenbordcontroller Buscontroller …
o 2 soorten North/South bridge architectuur (NSB)
Nadeel: PCI bus wordt voortdurend belast met opdrachten die niet voor een PCI apparaat bestemd zijn
Hub architecture 2 van de 3 chips gebruikt als hubs Snelle bussen zijn aangesloten op de memory controller hub (MCH) Tragere bussen aangesloten op de I/O controller hub (ICH)
- Batterij : voor bijhouden van verschillende systeeminstellingen van BIOS- Geheugenbanken: ieder moederbord ondersteunt in principe slechts 1 type
geheugenmodule
I/O bussen- ISA: industry standard architecture
o 8 bit bus met 62 lijneno 8 datalijneno 20 adreslijneno Voor de 16 bit versie werden er 36 lijnen toegevoegdo Connectoren bestaan uit 2 deleno Max adresseerbaar geheugen = 1 MB
- MCA: Micro Channel Architectureo Ontwikkeld door IBMo 32 bito Eerste poging tot plug en playo Nooit doorgebroken want IBM rekende te zwaar
- EISA: extended ISAo 32 bit buso 2e rij met aansluitcontacten voor de toegevoegde signaallijnen
- Lokale busseno Snelle periferie aparte bus fysisch dichter bij de CPUo Trage periferie ook eigen bus dus
- VESA local bus: video Electronics standards associationo CPU bus gebruiken als lokale buso Door toename van de snelheid van de CPU bus kon de periferie niet meer volgen
- PCI: peripheral component interconnecto Bij de invoering van pentium in gebruik genomeno 32/64 bit buso Lokale bus als aparte bus geïmplementeerdo Tijdens 1 klokcyclus 1 pakket verstuurdo Ontwikkeld door Intel
- AGP: accelerated graphics porto Zeer snelle verbinding tussen de grafische kaart en het geheugeno Slechts 1 slot aanwezigo 32 bit buso Aantal varianten op gemaakt
- PCIe: PCI – Expresso Opvolger van AGPo 3GIO: 3e generatie i/o buso Omschakelen naar serieel snelheidswinsto Full duplex, seriële differentiële verbindingo Data verstuurd over meerder lanes: interleaving of stripingo Geen aparte geleiders voor de klok bij lange reeksen synch problemen
Codering gebruikt- PCI praktisch
o Initiator start gegevensoverdrachto Target: doel van gegevensoverdrachto Iedere component is een deviceo Per device max 8 functieso Ieder device beschikt over een eigen adresruimteo Overdracht gesynched met de PCI kloko Max 32 devices per bus omdat je per toestel de impedantie naar beneden trekto Signalen:
CLK: klok alles gebeurd op de stijgende flank RST: asynchrone reset TRD: target ready STOP: raget meld dat hij de transactie stopt DEVSEL: device select FRAME: vormt start en einde van een transactie IRDY: initiator ready LOCK: initiator gebruikt dit om een aantal atomaire transacties te
vergrendelen of exclusieve toegang tot een target AD: 32 bit adresbus (gemultiplexed) C/BE: 4 bit command/byte enable bus PAR: pariteitsbit Foutsignalen (vb PERR, SERR) Interrupts arbitrage
o Signaalgroepen: Adres en data Interface control Error control Error reporting Arbitrage System
JTAG Cache sypport Interrupts 64 bit uitbreiding
Hoofdstuk 4: geheugen
Niet-volatiel geheugen- EPROM: erasable programmable ROM
o 2 dimensionale matrix van floating gate transistoren met hot elektron injectiono Alle geheugencellen: logische waarde 1o Indien 0 gewenst overeenkomstige transistor blokkeren Vgs = Vppo Wissen met UV licht
- EEPROM: electronically EPROMo Isolatielaag bestaat uit tunneloxide en is vrij dun elektrisch wissen mogelijko Wissen door Vgs om te draaien van polariteito Flash geheugen ook zelfde principe maar enkel blokadresseerbaar
Minder lijnen goedkoper- NVRAM: non volatile RAM
o SRAM met een batterij
Volatiele geheugens- DRAM: dynamic RAM
o Geheugencel = condensatoro Op regelmatige tijdstippen de inhoud ververseno Traag en goedkoop geschikt als hoofdgeheugen maar niets als cache
- SRAM: static RAMo Geheugencel = D flipflopo Geen verversing nodigo Veel plaats nodig voor de schakelaarso Snel maar duur
- Fast Page Mode RAMo Poging tot sneller DRAMo 2 dim tabelo Rij = pagina enkel kolomadres nodig voor data op te halen binnen eenzelfde rijo Snelheidswinst door lokaliteitsbeginsel: processoractiviteiten in korte tijdspanne
hebben betrekking op een bepaald geheugengebiedo Burst mode cycling: bij data opvragen ook de data van 3 volgende adressen ophaleno Interleaving toegepast: even bytes hebben betrekking op de eerste geheugenbank
en de oneven op de 2e bank Nadeel: aanliggende geheugenbanken moeten gelijke modules bevatten
- Extended Data Out DRAM
o Tijdens het bewerken van data op het huidige adres, het volgende adres reeds op de adreslijn plaatsen zodat aansluiten de date van dat volgende adres kan worden bewerkt
- SDRAM: synchronous DRAMo Gegevensoverdracht enkel op discrete tijdstippen
- DDR SDRAM: double data rate SDRAMo Verdubbelt de snelheid zonder toename van de kloksnelheid door op beide
klokflanken datastransfers mogelijk te maken- DDR2 SDRAM
o 2 geleiders per datalijn voor de gegevens differentieel door te sturen minder ruis en interferentie
- RDRAM: Rambus DRAMo Type: narrow channel datatransport over een 16 bit buso Ook op beide klokflankeno Komt nauwelijks vooro Hadden een exclusiviteitscontract met Intelo Enkel communicatie tussen controller en chip
De memristor- Weerstandswaarde varieert naarmate er meer of minder lading doorgestuurd wordt- Bij het onderbreken van de spanning behoudt de memristor de weerstandswaarde die hij
had voor het wegvallen van de spanning- 4 grootheden (stroom,spanning, lading, flux) en maar 3 verbanden (R,C,L) 1 tekort- Niet lineair verband tussen flux en lading hysteresis- Titaniumoxide memristor:
o 2 gebieden: sterk en zwak gedopeerdo Sterk gedopeerd: kleine weerstand Rono Zwak gedopeerd: grote weerstand Roff
- Stapreactie: naarmate de spanning langer aanligt neemt de weerstandswaarde af, verzadiging bij Ron
Hoofdstuk 5: grafische adapters
VGA controller- Video graphics array- Analoge uitgang- 64 intensiteiten per kleur 64³ kleuren. In de praktijk slechts 256 tegelijkertijd door de
beperkingen in hardware- SVGA: super VGA
o Groep van adapters die een uitbreiding zijn van VGA, maar verschillende mogelijkheden kunnen hebben
GPU: graphics processing unit- Componenten van een grafische adapter:
o Video BIOS noodzakelijk, anders geen beeld bij opstarteno Videoprocessoro Videogeheugeno DACo Video driver
- De videoprocessor (GPU)o Many-core architectuur met honderden coreso Volledig parallel programmeerbare grafische processoro Niet op PCI aansluiten maakt tragero Kan ook voor niet grafische toep worden gebruikt via speciale taal voor parallelle
gegevensverwerking- DAC
o RAMDACo Intern 3 DAC’s: 1 voor elke kleuro Kleine hoeveelheid SRAM
- Videogeheugeno Om de te tonen beelden op te slaano Soms hoofdgeheugen gebruikt shared memoryo 2 geheugensbuffers: terwijl het beeld uit de frontbuffer wordt getoond, wordt de
backbuffer gebruikt om het volgende beeld op te bouwen, en nadien wisseleno Voor 3D beelden: nood aan z-buffer voor de diepte van de pixels
- API: interne werking van de hardware verbergen extra laag abstractie- GPU computing
o Gebruik maken van de grafische API’s niet handig voor niet-grafische toepassingen te maken
o Met speciaal ontwikkelde parallelle programmeer omgeving
Hoofdstuk 6: logische opbouw van schijven
Basisbegrippen- Vaste schijf opgebouwd uit ten minste 1 fysische schijf- Iedere schijf langs 2 kanten gebruikt- Per fysische schijf 2 lees/schrijfkoppen nodig- Gegevens in concentrische cirkels sporen - Sporen onderverdeeld in sectoren- Verzameling sectoren op verschillende fysische schijven op een zelfde afstand van
middelpunt cilinder
Logische sectoren- 3 parameters voor lokalisatie: kopnummer, cilindernummer en sectornummer
- Besturingssystemen: gebruiken logische sectoren (maar 1 nummer nodig)- Nummering:
o Eerste fysische sector logische sector 0o Sectoren die tot hetzelfde spoor behoren gewoon doornummereno Einde van een spoor overschakelen naar andere lees/schrijfkopo Alle sectoren van een cilinder genummerd naar volgende cilinder
Partities- Enkel bij vaste schijven- Soorten: primaire (max 4), uitgebreide (max 1) en logische (max afh van besturingssysteem)- Beginperiode: maximaal 4 delen primaire partities- Cluster: kleinste adresseerbare eenheid op MSDOS niveau (aantal sectoren in een cluster is
een macht van 2 )- Ieder bestand neemt 1 cluster in beslag- Grote clusters grote kans op ruimteverspilling vb: bestand past net niet in 1 cluster- Sector: kleinste fysische adresseerbare eenheid- Tegenwoordig: meer partities voor meer besturingssystemen op 1 schijf of scheiden van
gegevens- Uitgebreide partitie bestaat uit meerdere logische
partities- Bij FAT indeling:
o FAT – 12 212 clusterso FAT – 16 216 clusterso FAT – 32 228 clusters (4 MSB niet gebruikt)
Opstartproces van een Windows PC- Controle op kortsluiting, verkeerd aangesloten kabels,
werking ventilatoren,…o Wanneer succesvol oplichten van alle led’s
op toetsenbord- POST = power on self test:
o Zoeken naar xaa55 codes ROM geheugens die worden uitgevoerd voor periferiecomponenten te initialiseren
o Bepalen van de totale hoeveelheid RAM en opbouwen van de devicelijst- Na eventueel wat plug en play wordt naar een opstartmedium gezocht- Eerste fysische sector (Master Boot Record) van de vaste schijf gelezen bevat oa
partitietabel (bevat info over prim part en over uitgebreide partities)- Bootsector van de opstartpartitie wordt gelezen ook de code om het besturingssysteem
te laden = bootstrapcode- NTLDR (NT loader, alles van windows tem XP) wordt geladen:
o Omschakelen van real mode naar flat memory mode (640 kB max fysiek geheugen)o Laden van boot.ini o Uitvoeren van ntdetect.com geeft volledige lijst van aanwezige hardware
o Laden van ntoskrnl.exe en hall.dll kernel + info om hardware aan te sprekeno Laden van configuratie- en systeeminstellingen en de nodige driverso Controle overgeven aan ntoskrnl.exe beëindigen van het opstartproces
Layout van de MBR- MBR bevindt zich op een vaste positie: kop 0, cilinder 0, sector 1- Diskettes hebben geen MBR niet partitioneerbaar- Maar 4 partities mogelijk omdat er maar plaats is voor 4 (elk 16 bytes)- MBR: max 446 bytes machinecode, daarna partitietabel, daarna 2 bytes aa55h signatuur- Partitiebeschrijving:
o 00h 1 byte 80h als het de default opstartpartitie is, anders 00ho 01h 3 bytes beginpositie van de partitie (kopnr, cilindernr en sectornr)o 04h 1 byte systeemindicatoro 05h 3 bytes einde van de partitieo 08h 4 bytes beginsector van de partitie relatief tov begin van de schijf(LBA1)o 0Ch 4 bytes grootte van partitie in sectoren (max 2 TB)
- Logische partities:o Eerste ingang bevat startsector relatief tov EBR en aantal sectoren binnen log. parto Tweede ingang bevat beginsector vervolg EBR en aantal en aantal resterende
sectoren binnen de uitgebreide partitie- EFI (extensible firmware interface):
o Intel o Bedoeld om oudere BIOS te vervangen (16 bit CPU mode en 1MB adresseerbaar
geheugeno GUID partition tableo Uitbreiding van MBRo Ondersteuning voor 128 partitieso Betere bescherming van de partitietabel door gebruik te maken van redundantieo Werkt uitsluitend met LBAo Opbouw zie slide 26
De Windows Vista MBR- Nadat de POST uitgevoerd werd, wordt de volledige MBR door het BIOS in het geheugen
geladen op adres 0000:7c00- Werking:
o Volledig MBR naar adres 0000:0600o Uitvoering gaat verder op 0000:061co Adres van de eerste ingang van de partitietabel opgehaalto Controle of MSB van bp+0x0 gezet is
Als partitie actief is bevat dit de waarde 0x80 sprong genomeno EDD extensies aanwezig indien ja: LBA gebruikt ipv CHS om startsector van de
actieve partitie te adresseren1 Logical block adressing
o Controles uitvoeren op de toestand van de registers indien fout: Carry gezeto Nadien enkele interrupts uitgevoerdo Na de interrupt bevindt de bootsector van de actieve partitie zich op adres
0000:7c00o Vanaf p80 nog
- Alle ingangen van de partitietabel worden overlopen en de actieve partitie wordt gezocht. Wanneer gevonden wordt nagegaan of het systeem is uitgerust met EDD-BIOS of niet. Afhankelijk van het resultaat wordt het adres van de beginsector in LBA of CHS vorm opgehaald en weggeschreven naar adres 0000:7c00. Dan wordt de bootsector van de partitie uitgevoerd.
Layout van een partitie- FAT12/FAT16:
o FAT12 enkel nog gebruikt bij formattering van disketteso FAT16 niet meer gebruikto Hoofddirectory neemt een vaste plaats in, na de FAT en de kopie ervanBoot FAT1 FAT2 Hoofddir Data
- FAT32:o Tekortkomingen van FAT16:
Vast pos van hoofddir max 254 ingangen FAT tabel Grootte partitie max 2 GB (2^16 clusters * 2^5 groote per cluster = 2^21 KB)
o Eigenschappen: Hoofddir geen vaste plaats meer Max partitiegrootte = 2 TB door meer ingangen FAT tabel
Boot FAT1 FAT2 Datao Zie achterkant p 86
- NTFS: o Voordelen tov FAT32
Efficiënter gebruik van partitieruimte Betere herstelbaarheid van het bestandssysteem Betere beveiliging op bestandsniveau Bestandsinfo terug te vinden in bestand zelf ipv in de directory Encryptie/compressie Lange bestandsnamen Ondersteuning voor sparse bestanden (voor virtuele disks)
o Nadelen: Niet geschikt voor partities kleiner dan 400 MB Niet toegankelijk vanuit MSDOS
o Layout: Kopie van de eerste 4 ingangen van de MFT zitten in het midden MFT heeft geen vaste grootteBoot MFT Data MFTmirr Data
Het FAT bestandssysteem- FAT tabel (bestandstoewijzingstabel)
o Ieder bestand/dir minstens 1 clustero Structuur die verantwoordelijk is voor samenhang File Allocation Tableo Bevat per cluster een ingang met volgende info:
Cluster niet gebruikt statusinfo: vrij/gereserveerd/slecht Wel gebruikt verwijzing naar volgende cluster als het bestand groter is dan
1 cluster of een aanduiding dat het de laatste cluster iso Eerste 2 ingangen in de tabel niet gebruikto Bij ieder bestand: startcluster opzoeken in tabel kijken of markering van
eindcluster indien niet, op plaats kijken van volgende enzovoorto FAT 12 problematiek: iedere ingang is 3/2 bytes op schijf alles in bytes en little
endian probleem opl: alles in groepen van 3 bytes en eerste 2 verwisselen en daarvan 12 meest beduidende bits
- Directories onder FATo Om bestanden logisch te groeperen vast ankerpunt nodig: hoofddiro Behandeld als gewone bestanden
Ze hebben een startcluster, en gebruiken 1 of meerdere clusters Binnen de cluster info bijhouden over bestanden en subdirs
o Starcluster van de FAT32 hoofddir staat in de bootsectoro Het attribuut van een bestand geeft aan wat soort bestand het is en hoe het
besturingssysteem ermee moet omgaan- VFAT: virtual FAT
o Niets met FAT te maken bestandsnaam van 255 unicode tekens ipv 8.3 notatieo Extra ingangen in de directory gebruikeno Standaard 8.3 nog steeds behoudeno Onderscheid door extra attribuuttype bij de nieuwe ingangen (0Fh), wat een
ongeldige combinatie is genegeerd door oude DOS applicaties
Het NTFS bestandssysteem- Clusteradressering 64 bit getal
o Met max clustergrootte van 64 KB partitie maximaal 256 EB, maar door beperking van MBR(zie layout) is de maximale grootte 2 TB
- Structuur maakt gebruik van MFT (Master File Table)o Iedere ingang = 1kBo Meestal 1 op 1 relatie tussen ingang en bestand/dir (tenzij extreem gefragm.)o 3 soorten ingangen: metadata,bestanden en directories
- Metadata records:o Zie p96o Bevat informatie over MFT zelf,info over de kopie,logfile,beschrijving van het
volume, tabel met definities van attributen, hoofddir, bitmap voor clustergebruik, bootrecord info en een stuk bootstrapcode, lijst van slechte clusters, unieke
securitydescriptors, iets om kleine letters om te zetten in hoofdletters en ruimte voor toekomstig gebruik
o Bad cluster mapping: schrijven naar cluster faalt markering in $badclus vervangen door reservecluster. SCSI = zelfreparerend hardware doet het zelf
o File journaling: atomaire transacties die ervoor zorgen dat het systeem beter bestand is tegen niet correct afsluiten
- Attributen:o Header: recordnummer , aantal keer bekeken en MFT record van diro $Standard_Information: klassieke attributen, tijdsaanduidingen, pointers naar
security descriptorso $File_Name: naam van het attribuut, bij lange namen 2e name attribuuto $Data: bevat data of verwijzing naar datao $index_root,$index_allocation en $bitmap: voor snelle toegango Resident als attribuut voldoende klein is,opgeslagen in record zelf
Anders pointer er naartoe- File records: alle info omtrent een bestand is terug te vinden in de betreffende MFT record
o Header: MFT record nummer: voor een nummer aan een bestandsnaam te koppelen Record type vlag: om aan te duiden of het een bestand/dir/verwijderd is Actual size en allocation size: grootte van bestand en grootte op schijf Update sequence nummer: soort versienummer (aantal keer gewijzigd)
o $standard_info: DOS dingen read only,hidden,.. Gecomprimeerd Geëncrypteerd …
o $Data: Bij kleine bestanden: de inhoud van het gehele bestand Grote bestanden: inhoud weggeschreven in 1 of meerdere clusters. Het
data-attribuut bevat dan een pointer.pointer: LCN(logical cluster nummer v/d begincluster en aantal clusters
Sterk gefragmenteerd volume lengte van een run niet voldoende meerdere pointers VCN = virtual cluster nummer voor beginpos van volgende clusters
MFT = ook bestand kan ook gefragmenteerd raken bufferzone voorzien- Directory records
o Nood aan indexering op $File_Name attribuuto Heeft ook een aantal speciale attributen, maar geen $Data
$Index_Root: bevat kopie van alle file name attributen van alle objecten in de directory moet in MFT passen moet dus resident zijn
$Index_Allocation: Indexeringinfo wordt opgeslagen in buffers in het datagebied
$Bitmap: houdt de bezetting bij van iedere buffer
Belangrijke schijfeigenschappen:- Aantal I/O’s per seconde: oplossing data verdelen over meerdere schijven- Overdrachtsnelheid: oplossing lezen/schrijven van meerdere schijven tegelijkertijd- Betrouwbaarheid: oplossing redundantie
Raid: redundant array of independent discs- Doel: systeem beveiligen tegen eventuele schijfcrashes
o door data te verdelen over verschillende vaste schijven en redundantie op te leggeno Door striping te gebruiken (stripe = stukje v/d data): stripes verdelen over schijven
- Alle fysische schijven in een RAID implementatie worden door het OS gezien als 1 logische- Kleine stripes grote kans dat ze verspreid zijn over verschillende schijven
o Voordeel: snelle overdrachtsnelheid, want alle schijven tegelijk gebruikto Nadeel: slechts 1 I/O opdracht tegelijk
- Grote stripes data waarschijnlijk minder verspreido Voordeel: I/O opdracht betrekking op 1 schijf (meerdere I/O tegelijk mogelijk)o Nadeel: overdrachtsnelheid is ongeveer dezelfde als bij een gewone disk config
- RAID-0: o Eigenschappen:
Tenminste 2 schijven nodig Stripes over diverse schijven verdeeld
o Voordelen Geen redundantie geen plaatsverlies Grote stripes snelle I/O verwerking Eenvoudige controller en eenvoudig te implementeren
o Nadelen Geen redundantie niet fouttolerant Relatief trage overdrachtsnelheid
- RAID-1:o Eigenschappen
Tenminste 2 schijven nodig Disk mirroring: van iedere fysische schijf een exacte kopie maken
o Voordelen: Soms bestand tegen meerder schijfcrashes Van 2 schijven tegelijk lezen leesperformantie verdubbeld Eenvoudigst te implementeren van alle RAID configs
o Nadelen: Grootste overhead van alle RAID configs Schijfperformantie niet verbeterd
- RAID-2o Eigenschappen
Kleine stripes Gebruikt foutcorrigerende code (Hamming code)
D + p + 1 = 2^p D = dataschijven, p = pariteitsschijven
Komt bijna niet meer vooro Voordelen
Foutherstel tijdens de verwerking van data door de hamming code Kleine stripes grote overdrachtsnelheid Relatief eenvoudige controller
o Nadelen Kleine stripes slechte I/O performantie Groot aantal redundante disks nodig
- RAID-3o Eigenschappen
Eenvoudige foutcorrigerende code: pariteitsbit Kleine stripes Minstens 3 schijven nodig: 2 data + 1 redundante
o Voordelen Minder overhead (1 schijf) Grote overdrachtsnelheid
o Nadelen Slechte I/O performantie Complexe controller
- RAID-4o Eigenschappen
Bestaat niet meer Gelijkaardig aan RAID-3, maar met grote stripes Minimum 3 schijven nodig
o Voordelen Hoge I/O performantie Slechts 1 redundante schijf
o Nadelen Trage overdrachtsnelheid Slechtste schrijfperformantie van alle RAIDS (door schrijfstraf)
schrijfoperatie meestal op 1 schijf per operatie moet de pariteitsschijf worden aangepast
Zeer complexe controller- RAID-5
o Eigenschappen Idem als RAID-4: grote stripes Pariteitsinfo verspreid over alle schijven
- RAID-6o Eigenschappen
Uitbreiding van RAID-5 Niet alleen horizontale, maar ook verticale pariteit
o Voordelen Kan eventueel 2 schijfcrashes doorstaan
o Nadelen
Slechte schrijfperformantie Controlleroverhead voor alle pariteitsberekeningen is zeer hoog Zeer complexe controller
- RAID-10o Eigenschappen
Combinatie van RAID-1 en 0 Van de originele schijf wordt een kopie gemaakt en die gegevens in RAID-0
array gebracht Tenminste 4 schijven nodig
o Voordelen Systeemherstel mogelijk bij 2 schijfcrashes op hetzelfde moment (meestal) Zeer hoge overdrachtsnelheid Zeer hoge I/O performantie
o Nadelen Veel overhead aan schijven
- RAID-0+1o Eigenschappen
Combinatie van RAID-1 en 0 Van een RAID-0 array wordt een kopie gemaakt
o Voordelen Soms bestand tegen uitvallen van 2 schijven Hoge I/O performantie
o Nadelen Veel overhead aan schijven
- RAID-53o Eigenschappen
Gegevens zowel in een RAID-0 array als in een RAID-3 array Tenminste 5 schijven nodig
o Voordelen Bestemd tegen meerdere schijfcrashes (3 om precies te zijn) Hoge overdrachtsnelheden Hoge I/O verwerking
o Nadelen Duur door hoge kost aan schijven
- RAID-15 o Eigenschappen
Combinatie van RAID-1 en 5 De originele schijf wordt gekopieerd en ook nog in een RAID-5 array gebracht Minstens 5 schijven nodig
o Voordelen Je kan gewoon verder werken bij simultaan uitvallen van 2 schijven Zeer hoge overdrachtsnelheid Zeer hoge I/O verwerking
o Nadelen
Zeer dure implementatie- RAID-51
o Eigenschappen Combinatie van RAID-1 en 5 Minstens dubbele RAID-5 RAID-5 en kopie ervan Minstens 6 schijven nodig
o Voordelen Zeer fouttolerant Hoge overdrachtsnelheid Hoge I/O verwerking
o Nadelen Zeer duur
JBOD: just a bunch of disks- Officiële naam = spanning- Aantal schijven die samen als 1 logisch station beschouwd worden- Geen fouttolerantie- Bij JBOD: totale capaciteit = som van alle schijfcapaciteiten (bij RAID-0 is het gewoon de
kleinste schijf vermenigvuldigd met het aantal schijven)- Uitvallen van 1 schijf betekend niet dat alle data verloren is, enkel die op die schijf
LVM: logical volume management- Biedt alternatief voor partities
o Dynamische herlocatie van ruimte o Intelligente benaming van volumeso Snapshots
- 2 extra lagen: volumegroepen en logische volumes
- Fysische volumes = partities en schijven- Mogelijkheden:
o Ondubbelzinnig benoemen van volumegroepen en logische volumeso Verkleinen of vergroten van logische volumeso Aanmaken van snapshots: exacte kopieen van een bestandssysteem die niet meer
veranderen.o Toevoegen/verwijderen van partities of schijven aan logische volumegroepen
Hoofdstuk 7: Fysische opbouw van schijven
Principes van magnetische gegevensopslag- Ferromagnetische materialen onderverdeeld in Weiss-gebieden
o Bepaalde oriëntering en grootte van magnetisch dipoolmoment
o Wanneer geen enkele vorm van magnetisme alle dip momenten heffen elkaar opo Wanneer dip momenten in gelijke zin materiaal toont sterke magnetische
aantrekkingskrachto Extern magnetisch veld kan dipoolmomenten van zin doen veranderen
Magnetisch veld wegnemen remanent magnetisme blijft achtero Tegengesteld extern magnetisch veld neutralisereno Bij fluxtransitie spanningsinductie nuttig voor lezen van informatie
- Schrijven van gegevens op magnetiseerbare dragero Schrijfkop = spoel met ijzeren kern en luchtspleeto Stroom door spoel magnetische flux strooiveld aan luchtspleeto Strooiveld kan onderliggende magn drager magnetiseren o Onderliggende drager beslaat aantal weissgebieden = BITCEL
- Lezen van gegevens op een magnetische dragero Zelfde kop als voor schrijveno Spanningsinductie wanneer verandering van magnetische fluxo 2 bitcellen tegengestelde magnetisatieo Wanneer leeskop over zo 2 bitcellen gaat transitie van flux spanning
Encoderingsschema’s- Waarom
o Probleem = timing: Bij lezen wordt de tijd tss 2 transities gemeten en bepaald hoeveel niet-
transities er tussen zitteno Foute veronderstellingen:
Bitcellen even groot Omwentelingssnelheid van de schijf even groot
o Synchronisatie tss controller en de mechanica zeer belangrijk Als afstand tss 2 transisties te groot is fouten
o Schijfcapaciteit vergroten- FM = frequentie modulation
o Oud + niet meer gebruikto Per databit 2 bitcellen gebruikt
een transitie afhankelijk van de databit: transitie of geen transitie
- MFM: modified FMo Voor fysische codering op disketteso Per databit weer 2 bitcellen
Eerste bitcel niet noodzakelijk een transitie bij het lezen afhankelijk van vorige gecodeerde bit
o Minimumafstand tussen 2 opeenvolgende transities is 1 niet transitieo Maximumafstand is 3 niet transitieso => 2 keer zoveel data op dezelfde oppervlakte
- RLL x,y= run length limited
o X = minimum aantal niet transities tussen 2 opeenvolgende transitieso Y= maximum …o FM = RLL 0,1 en MFM = RLL 1,3o Tegenwoordig RLL 1,7
Partial response maximum likehood- Grotere opslagcapaciteit meer transacties per vierkante mm - Pulsen volgen elkaar zeer snel op ontstaan van neppieken- => gebruik van digitale filtering en detectie algoritmes zeer goede performantie- Capaciteit neemt toe met 40 %
Low level formatting- Gebeurt meestal slechts 1 keer, nl bij fabrikant- Doel: schijven indelen in sporen en sectoren + in kaart brengen slechte sectoren en sporen- Aangemaakte sectoren worden opgevuld met dummidata- Indien een afwijking slechts betrekking heeft op 1 sector zal bij LLF de sectoren van het spoor
verschoven worden zodat de afwijking erbuiten valt (sector slipping). - Wanneer meerde sectoren slecht: eventueel spoor vervangen door reservespoor- Verschil spoorlayout vaste schijf en diskette:
o Bij vaste schijf: spoor en bijhorende sectoren minder synchronisatiebits en gaps tussen de sectoren veel kleiner, ook minder schommelingen in rotatiesnelheid
o Vaste schijf: kop zweeft boven het oppervlako ID-veld verschillend: sectorvlag (bij vaste schrijf), en sectorgrootte(diskette)o Groter crc veld bij vaste schijf
- Zoned bit recording (grotere schijfcapaciteit):o Ieder spoor evenveel sectoren veel plaats verloren, want sectoren aan de
buitenzijde zijn grotero Oplossing: schijf onderverdelen in zones: binnen iedere zone is aantal sectoren per
spoor gelijko Voordeel: overdrachtsnelheid van data aan de buitenzijde is groter door constante
rotatiesnelheid en omdat er meer data zit
Interleaving - Verouderde techniek voor performantieverhoging- Bij lezen/schrijven van een sector heeft de controller tijd nodig om de gegevens te
verwerken. De kop staat dan reeds op of voorbij de volgende sector schijf moet eerst gans rond gaan
- Oplossing: tussen opeenvolgende sectoren andere sectoren voegen, afhankelijk van de interleave factor
Cilinder skewing- Bij overgang tss sporen zelfde probleem. De kop is al voorbij het begin van het nieuwe spoor- Oplossing: sectoren tussen 2 opeenvolgende sporen over een bepaalde afstand verschuiven
Head skewing- Veranderen van kop neemt ook een bepaalde tijd in beslag ook sectorverschuiving
toepassen- Omdat het een elektronische operatie is, is de head skew veel kleiner dan de cilinder skew
Hoofdstuk 8: optische opslagmedia
Werking van een cd speler- Onderdelen: servomotor, verplaatsbare spiegel, laserdiode, beamsplitter, fotodiode en een
aantal lenzen
Productie van cd’s- Glazen drager voorzien van fotogevoelige laag beschijnen met laser bestraalde plekken
verwijderen en gaten opvullen met metaal metaal van glas scheiden- Metalen master = vaderdisk bij kleine productie rechtstreeks hiervan werken- Voor massaproductie eerst duurzame moederdisks maken- Vader- en moederdisks gebruikt als stempel in polycarbonaat daarop reflecterend
aluminium en coating aanbrengen
- Doorsnede: hoogste dinges = lands; laagste = pits- Reflectie van de laserstraal bij lands
Sporen,sectoren en frames- 1 spiraalvormig spoor- 1 seconde = 75 sectoren, iedere sector = 98 frames, ieder frame = 33 bytes- Meer opslagcapaciteit spoor verlengen verticale afstand verkleinen
Encodering- 8 to 14 modulation (EFM) vormt iedere byte om naar een 14 bits getal ( = RLL 2,10)- CAV vs CLV
o Clv = constant linear velocity: rotatiesnelheid van de cd speler aanpassen zodat de overdrachtsnelheid constant is
o Cav = constant angular velocity: rotatiesnelheid is constant waardoor de overdrachtsnelheid aan de binnenzijde kleiner zal zijn dan aan de buitenzijde
CD standaarden- Red book: eerste standaard door Philips en Sony- Yellow book: bijkomende laag aan foutdetecterende- en foutcorrigerende code
o 2 modes: een met foutcorrigerende code en een zonder onmogelijk te mengen
- CD-ROM XA: mode 2 van de yellow book in 2 splitsen (form 1 met foutcode en form 2 zonder) beide forms kunnen wel dooreen gebruikt worden interleaving mogelijk
- White book: voor video cd’s met MPEG video/geluid encodering- Blue book: (CD extra) multisession pressed disk (een geluidssessie en een datasessie). Kan
worden afgespeeld in een cd audio speler en pc cd speler- Orange book deel 1: voor magneto optical data opgeslagen op magnetische disk- Orange book deel 2: voor CD-R (eenmalig beschrijfbaar)
o Beschrijfbaar spoor vooraf aangebrachto Gebruik van een organische stof die normaal transparant is. Door de laser wordt ze
verhit en plaatselijk amorf pits en landso Anders beschermlaagje dan aluminium nodig want alu wordt aangetast
- Orange book deel 3: voor CD-RW’s (herschrijfbaar)o Weer spoor vooraf aangebrachto Speciale legering met 2 toestanden: kristalijn en amorf pits en lands met elk eigen
reflectiecoëfficiënt
CD bestandssystemen- High sierra: eerste standaard om leesbaarheid van CD-ROM op alle systemen mogelijk te
maken zonder specifieke drivero Alle besturingssystemen van een driver voorzien
- ISO 9660: voorgaande met enkele aanpassingen werd een erkende standaardo Komt voor in 3 levels met elk eigen restrictieso Vereist dat de disk in 1 keer geschreven iso Level 1 restricties:
A-Z0-9 en _ teken gebruikt in namen Namen in MSDOS8.3 notatie Directorynamen hebben geen extensie en zijn max 8 karakters lang Dirs zijn slechts 8 niveaus diep max Bestanden moeten aansluitend zijn
o Level 2: idem behalve naam is nu 30 karakters lang maxo Level 3: idem level 2, maar bestanden moeten niet aansluitend zijn
- Joliet: uitbreiding van microsoft op de ISO 9660 standaardo Dir- en bestandsnamen kunnen 64 unicode karakters lang zijno Dirs kunnen een extensie hebbeno Dirs dieper dan 8 niveaus mogelijko Ondersteuning voor multisessie opname
- UDF : Universal data formato Relatief nieuw bestandssysteem voor (her)beschrijfbare optische mediao Doel: dezelfde functionaliteit bieden als bij magnetische opslagmedia (samen met
packet writing)o Nadeel: niet ieder besturingssysteem is al voorzien van een driver, ook niet alle cd
spelers kunnen ermee omgaano DVD-video bevat UDF bridge formaat
- Mount Rainier
o Recent bestandssysteem voor CD-RW e, DVD+RWo Doel idem UDFo Drives nodig die deze standaard ondersteunen(CD-MRW of DVD+MRW)o Voordelen:
Formatteren gebeurd op de achtergrond en duurt ca 1 min Integral defect management Directe adressering op niveau van 2 KB sectoren (ipv 64 KB blokken bij
packet writing)
Schrijven van een CD-R(W)- Single session: lead-in, data, lead-out indien Disk At Once: alles in 1 keer- Multisession: zolang CD niet gesloten wordt, wordt er steeds voldoende plaats vrijgehouden
voor een bijkomende sessieo Track at once (TAO): zolang de lead out van een sessie niet geschreven is, kan men
steeds een datatrack aan de open sessie toevoegeno Packet writing: bestanden toevoegen zoals op een vaste schijf
Bestanden verwijderen op de CD-R kan, maar de plaats die het innam ben je kwijt
Bij CD-RW krijg je de plaats terug
Buffer underrun- Schrijfproces mag niet onderbroken worden indien onderbroken: proces mislukt- FIFO buffer gebruikt waar het systeem gegevens plaatst die naar de CD moeten geschreven
worden. indien leeg: schrijfproces mislukt- Indien mislukt: CD-R voor de vuilbak, CD-RW herbeginnen- Buffer underrun protectie (BURN proof): cd-schrijver uitgerust met extra chip die de FIFO
buffer in het oog houdt. Van zodra deze bijna leeg is wordt het schrijven gestopt tot voldoende vol opnieuw. Dan verder geschreven
- Toch kleine openingen tussen de start en stoppositie, maar de foutcorrigerende codes bij het lezen kunnen deze wegwerken
DVD (digital versatile disk)- Grotere opslagcapaciteit- Verschillen met cd:
o Beschreven aan beide zijdeno Per zijde kan hij 2 lagen bevatten voor datao Golflengte van de laser is kleiner pit en landafstanden kortero 8 to 16 modulationo Meerdere soorten
DVD-kopieerbeveiligingen- RPC = region playback control
o Doel: ervoor zorgen dat je enkel dvd’s kan kopen in het gebied waar je woonachtig bent
o Door middel van regiocode’s die meestal van bij de fabricage van de dvd speler vast ligt.
o Soms ook region free toestelleno Computer dvd-ROM drives gebruiken RPC-II tot 4 keer van regiocode veranderen.
Bij de 5e wisseling blijft deze code vast- CSS = content scramble system
o Noodzakelijk vanwege de motion picture association of americao Geluid en beelden op een dvd op een digitale manier gaan scrambleno 3 soorten sleutels nodig: playerkey, disc-key,en de title-keyso Iedere dvd speler bevat een aantal player keys om de disc key te decrypteren. Als
deze er is kan je de title keys decryptereno Disc-key wordt met alle mogelijke title keys geëncrypteerd op het schijfje opgeslagen
- APS = analog protection systemo Andere benaming voor copyguardo Voorkomt dat je gemakkelijk dvd’s kunt overnemen op een VHSo Bepaalde signalen worden niet door een beeldbuis of tv opgevangen maar wel door
een videorecorder
Andere hindernissen- Verschillende beeldformaten in verschillende landen:
o PAL: phase alternation by lineo NTSCo SECAM: séquentiel couleur a memoire
Recordable DVD-standaarden- DVD-R
o Organische stof voor opslaan van gegevenso Spoor op voorhand aangebracht als een groef met sinusvormige flankeno Frequentie van de sinus bevat klokdata voor het lezen en voor de schrijver
- DVD-RWo Uitbreiding net zoals CD-RWo Gegevens opslaan ook met phase change zoals bij CD-RWo Voordelen van de snellere drives tov hun voorgangers:
Snellere formattering: sneller beginnen schrijven na inbrengen van de DVD Eenvoudige bestandsmanipulatie: afsluiten van het medium kan ongedaan
gemaakt worden Snellere afsluiting van het medium
o Biedt geen oplossing voor lossless linking start en stopding als schrijfproces onderbroken wordt
- DVD+RWo Phase change rewritable dvd
o Identiek an de DVD-R(W) technologieo Sinusvormige groef heeft hogere frequentie en ze bevat een hoeveelheid positionele
informatie voor lossless linkingo Eig:
Mogelijkheid tot CLV en CAV Sequentiële en random opname mogelijk Na het branden volledig compatible met DVD-ROM
3e generatie optische media- Blu-ray disc
o Volledig (her)beschrijfbaar medium met grote opslagcap (27GB single sided/layer)o Blauwe laser kleinere golflengte pits en landslengte korter grote opslagcap.o Soorten:
BD-ROM BD-R en RW voor computerdata BD-RE voor video
o Grote informatiedichtheid gevoelig voor oppervlaktebeschadigingen eerst in cartridge nu met kraswerende laag
- Beveiliging:o Regiocodes: de wereld onderverdeeld in 3 zoneso AACS = advanced Acces Content System
Encrypteerd de inhoud met 1 of meerdere titelsleutels Ieder schijfje heeft andere titelsleutels Iedere BD-speler heeft een set unieke decryptiesleutels speler onklaar
maken door sleutels in te trekken bij volgende titels Reeds gekraakt op internet probleem schuilt bij software spelers
Hoofdstuk 9: ATA-SCSI
ATA: advanced technology attachment- Historiek:
o Ook bekend onder de naam integrated drive electronicso Dit wil zeggen dat de drive en de controller 1 geheel iso 16 bit parallelle verbinding tussen het systeem en het deviceo In het begin: aangesloten met hardcards schijven rechtstreeks op een ISA-
uitbreidingssloto Nu: aangesloten op de south bridge chip van de moederbord chipset
- Waarom upgraden?o Verleggen van de capaciteitslimiet:
Door de beperkingen van BIOS en ATA was de totale max adresseerbare schijfcapaciteit beperkt tot 504 MB probleem bij grotere schijven
Oplossing: gebruik van vertalingen
Extended CHS of Large: (CHS = cilinder head sector)o OS adresseert zijn sectoren in logische CHS, terwijl BIOS het
omzet naar fysische CHSo Opslagcapaciteiten tot 7.8 GB
LBA = logical Block adressingo OS adresseert de sectoren in logische CHS en het BIOS zet
het om naar een 28 bit getalo Zelfde capaciteit: 7.8 GB
Vanaf 1994: EDD BIOS (enhanced disk drive)o Geheel van adressering met logische sectoren en 64 bit
getal(pure LBA)o Geeft een veel grotere capaciteit (8 ZB)o Meest recente slechts 48 bits 128 PB capaciteit
o Hogere overdrachtssnelheid PIO = programmed I/O: gegevens overgedragen met tussenkomst van de
processor Single word DMA: niet meer met de processor maar met een DMA controller
om gegevens van en naar een schijf te brengen ( 1 woord per keer (2bytes)) Multi word DMA: hoeveelheid woorden samengenomen tot een blok en het
blok in een keer doorsturen Ultra DMA of synchronous DMA: aparte chip als DMA controller voor nog
hogere snelheden. 80 pins kabel verplicht door hogere snelheden Opmerking: DMA en cache gaan niet samen DMA mag gegevens
rechtstreeks uit het hoofdgeheugen halen, dus de processor zou met verouderde gegevens werken in de cache
o Toevoegen van voorzieningen voor het aansluiten van andere soorten devices ATA was specifiek voor vaste schijven met pc te verbinden Cd spelers en tape enzo waren vooral in gebruik bij SCSI systemen Probleem: vaste schijven werken met sectoren en logische blokken en cd
spelers werken met pakketten Oplossing: ATAPI ATA packet interface
- ATA commando’so Bij het begin: 8 commando’s nadien uitgebreido Belangrijkste: IDENTIFY DRIVE geeft allerlei info over de schijf weer
- Serial ATAo Uitbreiding voor parallel zou 32 bit parallel worden niet goed door EM
interferentie bij teveel parallelle lijneno Op moderne moederborden vooral de eerste 2 van de 3 standaarden aanwezigo Bekabeling:
7 pins kabel 2 lijnen voor verzenden, 2 voor ontvangen en 3 massalijnen Codering met differential NRZ (zie usb) (non return to zero)
SCSI = small computer system interface- Inleiding
o Interface om verschillende soorten apparaten met een pc systeem te verbindeno Maakt gebruik van een aparte bus die via een hostadapter met het pc systeem
verbonden iso 2 soorten:
Narrow scsi: 8 apparaten en 8 bit parallelle communicatie Wide scsi : 16 apparaten en 16 bit parallelle communicatie
o Elk eigen soort kabel (50 pins en 68 pins)o Hostadapter is ook als apparaat te beschouweno Elk aangesloten apparaat heeft eigen uniek ID hardwarematig ingesteld door
jumpers ook voor prioriteit (hoe hoger nummer hoe hoger prioriteito Hostadapter heeft hoogste prioriteit nr 7o Controller zit bij de schijf, maar extra chip vereist (busadapter)
- Terminators om reflectie te voorkomeno Aan beide uiteinden van de buso 2 soorten:
Passieve: weerstandswaarde gelijk aan de karakteristieke impedantie van de bus
Actieve: met behulp van een spanningsregelaar met terugkoppelingo Hostadapter heeft geïntegreerde terminator in te stellen met jumpers
- Signalen:o 2 soorten: gebalanceerd en niet gebalanceerd: o Niet gebalanceerd = single ended 1 draad voor signaaloverdracht en 1 draad met
massa verbonden Nadeel: ruisgevoelig
o Gebalanceerd = differential singals 1 draad met het signaal en andere draad met tegengesteld signaal. Aan het uiteinde is het verschil van de 2
Ruis zo goed als volledig uitgemiddeldo Hogere overdrachtsnelheid high voltage differential single ended apparaten
konden er niet tegen en gingen kapot o Antwoord daarop = low voltage differential communicatie
- Opstaren:o Vroeger niet mogelijk vanaf een SCSI schijf omdat de hostadapter niet herkent werdo Oplossing: ROM-BIOS op de host adapter zetten o Vroeger ook ID 0 verplicht toe te kennen voor op te starten, nu niet meer
- Commando’s: CCM = common command seto 16 basiscommando’s en enkele andere oprachten
- PNP-SCSI: plug en playo Doel: automatische configuratie van SCSI apparatuuro Vereisten: aanwezigheid van PNP hostadapter en PNP besturingssysteemo Mogelijkheden:
Automatische afsluiting van de SCSI bus SCAM = SCSI configured automatically auto toekenning van ID’s
Volledige neerwaartse compabiliteito Probleem: ieder apparaat dat toegevoegd wordt aan de bus heeft een driver nodig
Driver is afhankelijk van besturingssysteem en hostadaptero Oplossing: universele API (application programming interface)
ASPI (advanced SCSI programming interface) CAM (common acces method)
- SAS: Serial attached SCSIo Gebaseerd op satao Economische voordelen combineren met robuuste SCSI protocolo Maakt gebruik van een point to point verbinding ieder apparaat kan over de
volledige bandbreedte van de bus beschikkeno Apparaten met meerdere poorten (wide port devices) kunnen over meerdere seriële
kanalen beschikken toename overdrachtsnelheido 3 protocollen:
SSP: serial scsi protocol voor het zenden van SCSI-commando’s SMP: SCSI management protocol voor zenden van info naar expanders STP: SATA tunneled protocol zenden van SATA commando’s naar SATA
apparateno Expanders voor meer aansluitingen (128 extra per expander)
Hoofdstuk 10: USB – IEEE 1394
USB- Tekortkomingen van vroegere interfaces:
o Voor alle apparaten moest men I/O adresruimte, een interrupt en een SMA kanaal voorzien
o Tekort aan systeembronneno Geen standaard bekabelingo Installatieproblematiek: dikwijls was openmaken van de pc noodzakelijko Geen hot aansluitingsmogelijkheden
- USB-concept:o 1 type kabelo Mogelijkheid om vele apparaten aan dezelfde USB poort aan te sluiteno Hot plug mogelijkheido Automatische detectie en configuratie van een aangesloten apparaato Verbeterde algemene performantieo Elk apparaat krijgt een uniek adres dat enkel het USB systeem kento USB vormt een aparte bus, maar met stertopologieo Verbeterde algemene performantie:
4 verschillende snelheden: 1.5Mb/s, 12Mb/s, 480Mb/s, 3Gb/s (USB 3.0) 3 types apparaten (zonder USB 3.0):
Low speed: invoerapp zoals muis en toetsenbord Medium speed: scanners, printers
High speed: externe gegevensdragers, digitale fotografieo Stroom/spanningsvoorziening:
Via de USB kabel 5V gelijkspanning en 100 – 500mA stroom Meer vermogen nodig externe adapter gebruiken
o Foutdetectie Foutdetecterende code aanwezig zeer betrouwbare interface
o Energiebeheer: Wanneer 3 ms geen busverkeer apparaat in suspend mode slechts 500
µA o USB 2.0 duplexo USB 3.0 dual simplex: signaalrichting blijft dezelfde
- Tekortkomingen:o Afstand: afstand tussen host en device eerder beperkto Geen mogelijkheid tot peer to peer, alles tussen host-pc en deviceo Geen mogelijkheid tot broadcasting
- Basiscomponenten:o Host controller:
Bouwt in het geheugen een gelinkte lijst op van datastructuren (transfer descriptors)
Elke transferdescriptor bevat: Usb adres van het apparaat Transfertype (lezen of schrijven) Adres van de devicedriver geheugenbuffer
Schrijven naar een usb apparaat: Parallelle datastroom uit geheugen omzetten naar serieel Transactie aangemaakt die aan de root hub wordt afgeleverd Root hub verspreid de data over de bus
Lezen: Leestransactie opgezet die via de root hub op de bus wordt gezet Geadresseerde app zal de transactie onderzoeken en gevraagde data
naar de root hub sturen Root hub zal het naar de host controller sturen en omzetten naar
parallelle datastroom om in het in de geheugenbuffer te schrijveno Root hub:
Verspreiden van transacties Apparaten van spanning en stroom voorzien
- 2 soorten transferts:o Isochrone transferts geen foutdetectie, realtime gegevensoverdrachto Bulk transferts
- USB signaleno Differentiële communicatieo NRZI codering (= non return to zero inverted)
Nullen worden gekenmerkt door spanningstransities, terwijl enen gekenmerkt worden door de afwezigheid van transities
Sync probleem bij lange periode van enen opgelost door na 6 enen een nul in te voegen (bit stuffing)
- Automatische detectie van apparaten:o Geen apparaat aangesloten:
Pull down weerstanden trekken de spanningen op beide datalijnen ongeveer naar massapotentiaal
o Apparaat aangesloten: Pull up weerstand aan de zijde van het aangesloten apparaat zorgt ervoor
dat de spanning terug omhoog getrokken wordt- Bekabeling
o 4 geleiders: 2 datalijnen, 5V, massao 2 soorten connectors: type A en type Bo Voor USB 3.0 2 rijen aansluitingen
- USB on the goo Uitbreiding naar mobiele apparateno Beperkte mogelijkheid tot communicatie tss apparaten onderling
vb camera printer
IEEE-1394- Door institute of electrical and Electronical engineers- Afgeleid van de firewire bus van Apple- Voor hoge eisen van moderne audio en video apparatuur- 3 overdrachtsnelheden: 100,200 en 400 Mb/s- Max 63 apparaten als een ketting (daisy chain)- Bekabeling telt 6 geleiders: 2 voor data (diff), 2 voor klok(diff) en 2 voor voeding- Volledig plug en play + hot plug- Geïmplementeerd als een bus (zoals SCSI), maar geen terminators nodig- Geen computer nodig
