Upload
others
View
3
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Paměti s magnetickým záznamem
Princip záznamu na pohyblivou magnetickou vrstvu
Podélný záznam
Kódování NRZI
ZAZNAMENÁVANÁDATA
ZÁZNAMOVÝ PROUD
SNÍMANÝ SIGNÁL
1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0
Kódování FM
SNÍMANÝ SIGNÁL
1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0ZAZNAMENÁVANÁ
DATA
ZÁZNAMOVÝ PROUD
Kódování MFM
SNÍMANÝSIGNÁL
1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0
ZÁZNAMOVÝPROUD
ZAZNAMENÁVANÁDATA
Kódování M2FM
SNÍMANÝSIGNÁL
1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0
ZÁZNAMOVÝPROUD
ZAZNAMENÁVANÁDATA
Pevný disk (harddisk) Pevný disk (harddisk) • Počet cylindrů• Počet hlav• Počet sektorů• ZBR – zda je počet sektorů na stopu konstantní• Doba vystavení• Rychlost přenosu• Typ rozhraní• Metoda kódování• Prekompenzace
Fyzická struktura disků
Fyzické formátování – low format
Přístupová doba (acces time)• Doba vystavení (seek time)• Doba čekání (rotary latency period)• Prokládání (interleave)
Kapacita disku• Hustota záznamu• Kódování dat – nemožnost ukládání samých 0 nebo 1
(MFM – pro diskety, RLL – 3x efektivnější, PRML – čtenídigitálním signálním procesorem
• Prekompenzace (write precompensation)- vlivem rozdílných délek stop by některé stopy byly nečitelné –proto póly se posouvají proti směru pohybu – nutno zadat v SETUPU
• Zone bit recording (ZBR) – optimalizace počtu sektorů v dlouhých stopách
• Zásady práce s pevným diskem- otřesy, přerušovánínapájení, změny teploty, zálohování – event. Diskové pole
Řadiče pevných disků
• IDE (Integrated Drive Electronics)• EIDE (Enhanced IDE)
– Zvětšení kapacity disku nad 512 MB– LBA (Logical Block Addressing)– XCHS (eXtented Cylinder Head Sector)
– Rychlost EIDE– PIO (Programmed Input/Output)– DMA (Direct Memory Access), Multiword DMA
– Připojení více jednotek
Pevný disk Pevný disk -- logicklogickáá strukturastruktura
• Oblast DOS• Program FDISK• Formátování disku• Spouštěcí disketa• Master Boot Record
(MBR)• Dos Boot Record (DBR)• Extended Partitions Table
(EPT)
• Hlavní adresář (Rootdirectory)
• File Allocation Table• Způsoby formátování• Chyby FAT fabulky• ScanDisk• Ostatní způsoby správy
souborů• Instalace a zprovoznění
disku
Program FDISK
• Informace o momentálním dělení disku• Mazání oblasti disku• Tvorba nových oddílů DOS• Zadání aktivní oblasti
Master Boot Record (MBR)
• Umístěn v nultém sektoru, nulté stopě• Zaváděcí záznam – spouštěný BIOSEm• Partition table - tabulka oblastí
– Vytváří se FDISKem– V každém oddílu může být jiný OS
DOS Boot Record (DBR)• Je začátkem primární oblasti DOS
– Zavedení systémových souborů z disku do operačnípaměti
– Tabulka BPS –BIOS parametr Block – základní údaje o velikostech sektoru počtu povrchů, hlav …
• Extended Partitions Table (EPT) – je falešným MBR• Hlavní adresář (Root directory)
– Vznikne formátováním – informace o souborech– Hlavní adresář v organizaci FAT– Hlavní adresář ve VFAT organizaci – dlouhá jména
File Allocation Table (FAT)• Alokační jednotka (klastr)• Typy FAT
– Dvanáctibitová FAT– Šestnáctibitová FAT– Třicetidvoubitová FAT
• Způsoby formátování– „rychlé (vymazat)“ – vytvoření čisté FAT– „úplné“ – kontrola datové oblasti– „pouze zkopírovat systém“- neformátuje
Typy FAT
• Dvanáctibitová FAT - na disketách, adresace 4096 klastrů
• Šestnáctibitová FAT - max 2.1 GB, • Třicetidvoubitová FAT - dovoluje použít
232 alokačních jednotek• NTFS pro Windows NT, 2000, XP• VFAT větší délka jmen souborů až 255 zn.• HPFS pro OS/2
Logická struktura disku
Princip FAT
Velikosti clusterů DOS - FAT
Typ, velikost
Velikost clusterů
Sektorů na cluster
Typ, velikost
Velikost clusterů
Sektorůna cluste
Jednostr. 512 1 128-255 4096 8Oboustr. 1024 2 256-512 8192 16720KB 1024 2 -1024 16384 321,44MB 512 1 -2048 32768 641,2MB 1024 2 -4095 65536 1280-15MB 4096 816-127 2048 4 Kompri
mace8192 16
Velikost clusterů FAT32
Velikost jednotky Velikost clusteru
< 260 MB 512 bytů
260 MB – 8GB 4kB
8 – 16 GB 8 KB
16 – 32 GB 16 KB
> 32 GB 32 KB
Chyby tabulky FAT• Fragmentace souborů• Program Defragmentace disku
– Úplná – spojí rozdělené soubory, prázdné alokační jednotky– Pouze soubory – nevšímá si prázdných– Pouze prázdných
• Ztracené fragmenty souborů (lost allocation units)– Při zápisu se nejdříve ukládají data do alokačních jednotek a
následně do hlavního adresáře jméno souboru – zápis je přerušen
• Překřížené soubory (cross linked allocation units) – více políček FAT ukazuje na stejný klaster
• Neplatný podadresář (invalid subdirectory error) –podadresář je zapsán jako soubor s atributem D
Fragmentace disků
Instalace a zprovoznění disku
ZpZpůůsoby prsoby prááce s pevnými diskyce s pevnými disky
• Vyrovnávací paměť pevného disku (cache)• Odkládání dat• Koš• Komprese (komprimace) dat• Zásady „diskového hospodářství“
Vyrovnávací paměť pevného disku (cache)
• Hardwarová cache – 128 KB – 1MB • Softwarová cache – u DOS SMARTDRIVE• VCACHE – virtuální u W95
» stolní počítač» přenostný počítač – častěji vyprázdňována» síťový server – pro sdílení i jinými počítači» dodatečná mezipaměť – pouze pro CD ROM
• Problémy s VCACHE– Dáno nekompatibilitou programů nebo HW prvku– Odstranění „Systém souborů – vlastnosti“
Odkládání dat
• Odkládací soubor – virtuální paměť• Potíže s odkládací souborem
– Zpomalení systému– Potřeba min. 100 MB volného místa – trvale – jinak
„zatuhávání“– Pravidelné vysypávání koše– Pravidelné rušení TMP souborů
Komprese (komprimace) dat• Šifrování dat se záměrem zmenšení jejich velikosti• Pravidla komprimace ve Windows 95
– Použití programu DriveSpace– Kódování se děje na souboru Dblspace.xxx – může být
více zkomprimovaných oblastí– Hostitelský disk H nesmí být celý zkomprimovaný – pro
uložení systémových souborů– Míra „namačkání“ – kompresní poměr je dán typem
souborů
Zásady „diskového hospodářství“• Pravidelně zálohujte• Pro ukládání enormně velkých dat použijte jinou
strukturu než FAT – např. NTFS, jinak rozdělení do logických disků
• Pravidelně spouštět ScanDisk• Pravidelně defragmentovat disk• Aktualizujte antivirový program• Pro mazání programů používat službu W95 – Přidat
nebo ubrat programy• Pro komprimaci používat jen spolehlivé
komprimační programy s podporou utilit• Použití diskových polí
Poměr rozměrů nečistot a vzdálenost hlavy od disku
Disková pole RAID
• Spolehlivost• vysoký výkon• otevřenost• flexibilita• softwarové a hardwarové ovládání
RAID 0 Disk striping
RAID 1 Disk mirroring
RAID 1 Disk mirroring
RAID2 Disk striping witherror-correction code
RAID3 Disk striping with ECC stored as parity
RAID4 Disk striping largeblocks, parity stored on one drive
RAID5 Disk striping with parity
Magnetooptický disk
Fyzikální limity
• V čem je tedy vlastně problém se zvyšováním kapacity u současných disků? Jak jinak jde o fyziku a o hustotu záznamu. Pokud záznam dosáhne hranice 150 gigabitů na čtvereční palec, dochází díky jevu zvanému superparamagnetismus ke ztrátě dat. Magnetickésíly, které zadržují "bity" na správném místě a vytvářejí tak záznam, se v takto vysoké hustotěrovnají energii okolní klidové teploty disku samotného.
Kolmý záznam
Serverové aplikace
• Pro serverové stanice a náročné aplikace se ještě pořád využívá hlavnějiž téměř pětadvacet let staré rozhraní SCSI (Small Computer SystemInterface, čtěte „skazy“). Tyto disky se od těch běžných odlišují v několika ohledech. Ve většině případů dosahují rychlosti 10 000–15 000 ot./min a často bývají zapojené v polích RAID. Rozhraní i samotné disky jsou navrženy pro maximální výkon a zároveň i spolehlivost, přičemž daní za tyto superlativy je nejen velmi vysokácena, ale také hlučnost a zahřívání, které ve stolních počítačích snese jen málokdo.
• V levnějších serverech se v poslední době používají i disky pro rozhraní SATA, které nabízejí i několikanásobně levnější řešení. Rovněž z toho důvodu jsou na trhu dostupné modely určené pro nepřetržitý běh.
• Poslední novinkou v této oblasti je hybrid mezi SCSI a SATA – tzv. SAS neboli Serial Attached SCSI (sériově připojené SCSI). Hlavními výhodami jsou ještě vyšší rychlost (až 375 MB/s v každém směru), skladnější kabeláž a téměř neomezený počet zařízení na jeden kanál. Zajímavostí je rovněž kompatibilita běžných SATA disků s rozhraním SAS.
Co přináší SATA II • Nejnovější revize specifikace SATA s číslem II pouze
rozšiřuje stávající SATA 1.0a rev. 1.2. Jde v zásadě pouze o kosmetické změny, které přinášejí podporu Port Multiplier a Port Selector. V případě SATA II disků si takémůžete být jisti, že podporují i NCQ, u starších modelůbývá tato funkce uvedena dodatečně. Port Multiplierumožňuje připojení až pěti disků na jeden kanál SATA II, a umožňuje tak jednoduše rozšířit dostupnou kapacitu. Port Selector přináší možnost připojení dvou řadičů na jeden pevný disk, aby se zamezilo výpadkům kvůli poruše. Podpora vyšší rychlosti (až do 300 MB/s) není obsahem nové specifikace a s označením SATA II nesouvisí.
http://www.research.ibm.com/research/demos/gmr/index.html
MR/GMR Read Head Evolution
Super2003a. prz
Ed Grochowski
Year Areal DensityGbits/in2 Product
1991 0.132 Corsair1992 0.260 Allicat1993 0.354 Spitfire1994 0.578 Ultrastar XP1995 0.829 Ultrastar 2XP
0.923 Travelstar 2LP 1996 1.32 Travelstar 2XP
1.45 Travelstar VP1997 2.64 Travelstar 5GS
2.68 Deskstar 16GP 3.12 Travelstar 6GN
1998 3.74 Travelstar 6GT4.1 Deskstar 25GP 5.7 Travelstar 6GN
1999 5.3 Deskstar 37GP10.1 Travelstar 18GT
2000 7.04 Ultrastar 36LZX 14.5 Deskstar 40GV 17.1 Travelstar 30GT
2001 13.2 Ultrastar 73LZX 25.7 Travelstarr 30GN 29.7 Deskstar 120GXP34.0 Travelstar 40GN
2002 26.3 Ultrastar 146Z1045.5 Deskstar 180GXP29.7 Deskstar 120GXP
2003 70.0 Travelstar 80GN2004 >100 2005 >200
4.5 m
64 nm
Contacts
Hard Bias
NiFeSpacerSoft FilmGMR PinnedFilm
0.5 m
18 nm
14 nm
0.2 m
10 nm
0.12 m
12 nm
0.18 m
1970 1980 1990 2000 2010
Year
-2
-1
1
2
3
4
5
10
10
1
10
10
10
10
10
10 6
Are
alD
ensi
ty,M
bit
s/in
ch2
Areal Density of Magnetic HDD and DRAM
25% = 2X per 3 years
40 2
60 1.5
100 1
25% CGR
60% CGR
40% CGR
1M4M
16M
64M
256M
1G
3380E
Ultrastar 18XP
Ultrastar XP
3390-2
Ultrastar 36ZXb
Ed Grochowski
AR
EA
L200
3ah.
ppt
Ultrastar 146Z10
100% CGR
Travelstar 40GN
Microdrive II
Travelstar 30GN
512M
2G4G
8G
DRAM projections after 2001 are based on industry capacities and constant chip area
Travelstar 80GN