Vnější záznamová media

Hardware PC Hardware Vnější záznamová media

Pružný disk

  • (floppy disk, disketa) je plastikový kotouč, pokrytý tenkou magnetickou vrstvou. Na tuto vrstvu jsou data ukládána ve formě magnetického záznamu a to v soustředných kruzích tak zvaných stopách. V dnešní době je nejpoužívanějším floppy diskem disketa 3,5” (to jest disketa o průměru 3,5 inch = 8,89 cm). Ta má kapacitu obvykle 1,44 MB, obsahuje 80 stop, každá stopa má 18 sektorů a každý sektor obsahuje 1024 B. Existují i jiné průměry disket (například 5,25” s kapacitou 1,2 MB). V dnešní době se však téměř bez výjimky používají diskety 3,5” o kapacitě 1,44MB.

Data z diskety se snímají pomocí čtecí a zapisovací hlavou, která se však na rozdíl od pevného disku dotýká přímo povrchu diskety. Po zasunutí diskety do diskové jednotky se ochranný kovový kryt posune stranou a čtecí hlavičky disketové jednotky se dostanou přímo k povrch diskety.

Pevný disk

  • je magnetické záznamové medium, které dokáže uchovat data i po vypnutí síťového napájení (nonvolatile). Pevný disk je určen pro ukládání větších objemů dat (dnes řádově desítky GB).

Na rozdíl od pružných disků není čtecí hlavička v přímém kontaktu s mg. povrchem, ale plave ve vzdálenosti 5 až 100 mikrometrů nad povrchem - mag. vrstvou nanesenou na slitinách Al nebo skleněných deskách (stabilnější a odolnější pro šokům a nárazům). Tato vzdálenost je udržována klínem proudícího vzduchu. Z tohoto důvodu musí být dodržována velmi vysoká čistota vnitřního ovzduší disku. Základní technologií disků je technologie typu Winchester. Vývojový trend Winchester disků je od 5.25" přes 3.5" k provedení 3”, 2.5" a 1.8". Poslední dvě velikosti jsou určeny zejména pro notebooky. Rekordní laboratorní hustota (r. 2000) je 45Gb/sq.inch, tj na plotnu 3,5° se vejde 60GB.Barracuda180 má kapacitu 180GB, rychlost 47MB/s při 7200ot/min.

ZBR – zonální zápis, metoda, která dovoluje zapisovat na stopy, které jsou vzdálenější od středu pevného disku (jsou větší), vyšší počet sektorů. Stopy mají stále stejnou hustotu dat, takže vnější stopy mají více sektorů než stopy vnitřní. ZBR tedy lépe využívá záznamové médium, ale způsobuje podstatně složitější přístup k datům. Sektory bývají číslovány od jedničky. Pří čtení z disku se míň přečte u středu disku než na kraji a proto zde musí být vnitřní vyrovnávací buffer.

Hustota záznamu je tak velká, že běžné disky mají maximálně 3 disky. Disk je rozdělen do soustředných kružnic – stop. Každá stopa se dělí na sektory. Sektor je velký 512 B a skládá se ze služební části a prostoru pro data. Pokud se vyskytne v sektoru chyba, tak se do služebních dat daného sektoru zapíše, kde je náhradní prostor. Vnější stopy jsou větší jak stopy u středu disku. Cylindr – všechny stopy se stejným číslem na všech discích.

Při vypnutí počítače (a tím i pevného disku) se pevný disk přestává otáčet. Tím přestává existovat tenká vrstva, na které se pohybují čtecí (zapisovací) hlavy a vzniká riziko jejich pádu na disky. Tento pád by totiž mohl jednotlivé disky poškodit. Proto v okamžiku, kdy má pevný disk ukončit svou činnost, je nezbytné, aby čtecí (zapisovací) hlavy byly přemístěny do zóny, která je speciálně uzpůsobena k jejich přistání. U starších pevných disků bylo nutné vždy před vypnutím počítače provést pomocí nějakého programu tzv. zaparkování diskových hlav, tj. jejich přemístění na patřičné místo. Nové pevné disky již využívají tzv. autopark, který je založen na tom, že po vypnutí pevného disku se pevný disk ještě chvíli setrvačností otáčí a tím vyrobí dostatek energie nutné pro přemístění hlav do parkovací zóny. Pro tuto parkovací zónu bývá většinou vyčleněna nejvnitřnější stopa disku, protože je na ní nejnižší rychlost.

Přístupová doba (Access time) se skládá z seek time, settle time a latence. Výrobce neudává minimální ani maximální, ale průměrnou dobu nebo střední dobu vystavení. Na povrchu disku je servo záznam, který udržuje stopu. Seek time – doba vystavení (doba, která uplyne, než se dostanu na cylindr) , Settle time – doba potřebná k ustálení, Latence – doba potřebná na vyhledání patřičného sektoru pod hlavičkou.
Přenosová rychlost

  • vnitřní – rychlost toku dat z hlavičky do bufferu a z bufferu do hlavičky.
  • vnější – rychlost toku dat mezi vnější sběrnicí a vyrovnávacím bufferem. Rychlost je dána programy a také používaným rozhraním – IDE, EIDE, SCSI (160 MB/s), atd. K použití UDMA 100 u IDE, ale i jinde je nutné aby přenosovou rychlost podporovala základní deska a pevný disk. DMA se nastavuje podle pomalejšího portu.

Počty disků

  • IDE – 2 disky na jednom konektoru
  • EIDE – 2 konektory po dvou discích
  • SCSI – 7 disků na 1 řadič

Zápis na disk

Zápis (čtení) na (z) pevný disk probíhá podobně jako u pružného disku na magnetickou vrstvu ve třech krocích:

  • vystavení zapisovacích (čtecích) hlav na příslušný cylindr pomocí krokového motorku (dříve) nebo elektromagnetu (dnes)
  • pootočení disků na patřičný sektor
  • zápis (načtení) dat

Data jsou na pevný disk ukládána tak, že nejdříve je zaplněn celý 1. cylindr, potom 2. cylindr a tak dále až po poslední cylindr. Tento způsob dovoluje, aby se čtecí (zapisovací) hlavy podílely na čtení (zápisu) paralelně. Ukládání dat po jednotlivých discích by bylo podstatně pomalejší, protože v daném okamžiku by vždy mohla pracovat právě jedna hlava.

Souborový systém – na discích je souborový systém, který udává jak se na disky zapisuje. Každý operační systém má svůj soub. sys. Nejznámější jsou dososovské – FAT, FSNT, FS, Turbo FAT, NOVELL.

FAT – disk je rozdělen na sektory. Každý sektor má fyzické a logické číslování. Ke každému sektoru existují oddíly, které patří k sektoru (clustery). Cluster – tvoří 1 nebo více sektorů (délka 512B až 32kB), aby bylo možné adresovat 12ti nebo 16ti bitové clustery. Proto je vhodné velké disky dělit na logické disky, aby se zmenšila ztráta bytů při nenaplnění celého clusteru. U pevných disků bývá 12b, 16b a 32b (FAT12, FAT16, FAT32). Při nahrávání souboru na disk se soub. zapíše do adresáře.

  • adresa v adresáři. Počáteční sektor udává, kde se nachází začátek souboru. Délka udává velikost souboru. Např. (FAT16) soubor veliký 1060 se zapíše do 3 sektory. První část uložena např. v sektoru 1. Na druhou část odkazuje sektor 1 a na 3 část odkazuje druhý sektor, v kterém jsou data uloženy.

FAT 16 – 1 pole tabulky má 16b, počet sektorů je 216 = 64k sektorů. 1 sektor = 512B(29) => maximální velikost disku u FAT 16 je 216 x 29 = 225 = 32MB

1B zabere 512B na disku. 1B zabere při použití clusteru 64 (64 sektorů) 32 kB.

Velikost FAT 16 – 64 000 položek = 64k sektorů (2*FAT = 256kB) => 64k*2B = 128kB

pro cluster 64 je velikost 64 x 32 MB = 2GB

FAT 32 – 1 pole tabulky má 32b, nevytváří se clustery

2GB disk má 4M sektorů (2GB : 512B).

Velikost FAT 32 u 2GB disku 4M x 4B = 16MB (2 x FAT = 32MB)

Maximální velikost disků je 232 sektorů = 4G sektorů x 512 B (29) = 2TB

U velkých souborů je výhodnější FAT 16 U malých souborů je výhodnější FAT 32

Magnetické hlavy:

u hard disků plavou ve vzdálenosti 0,1um nad diskem u některých modelů i 0,03um,kde se už označuje tato vzdálenost jako kontaktní plavání.

  • feritové monolitické, dosažen jejich limit , nepoužívají se
  • tenkovrstvé, fotolitografickou technologií. Mají extrémně malou štěrbinu.
  • MR - (magneto-resistive) jsou hlavy, jejichž odpor závisí na magnetickém poli. Jsou v r. 1995 nejpoužívanější. 5Gb/čtvereční inch.
  • GMR - Giant MR efekt vedl ke konstrukci hlav tzv. Spin Valve, které jsou 5x citlivější než tenkovrstvé. Velmi tenké kovové vrstvy se zapustí domagnetorezis­tivního materiálu, takže i při velmi slabých signálech vytvoří velkou změnu odporu, a tedy i MR-efekt. Lze tak dosáhnout hustoty 10Gb/square inch.

    Spolehlivost disků je zvyšována systémem PFA - Predictive Failer Analysis, který podle chování disku předvídá nastávající chyby.

Klouzátka již nejsou jednoduchá, ale využívá se Bernouliova efektu ke snížení vzdálenosti hlav od povrchu.

Pevné disky

PRML

Digitální disky jsou disky využívající technologie PRML (Partial Response Maximal Likehood Sequence Detection- 1990). Tyto disky dosahují větší spolehlivost a kapacitu. Jádrem je inteligence elektroniky disku, spočívající v digitálním zpracování čteného signálu. Pro toto velmi rychlé zpracování signálů je určen DSP (digitální Signální Procesor) s vlastní ROM a RAM.

Signál z hlavy je nejdříve digitalizován ( u analogových systémů byl analogově zpracováván). Vzhledem k tomu, že výsledek zpracování záleží i na předešlém signálu, umožňuje záznam na disku o větší hustotě (dvojnásobné) než u klasické analogové techniky. Při této hustotě je ovlivňování následujících dat tak velké, že analogově by v rámci marginu nebyl signál zpracovatelný. U PRML nejsou vyhodnocovány vrcholy čteného signálu, ale tvar signálu (Invitation Computer Conference1998 - Fitjusi). Kód PRML spočítá a uloží každý datový bit ne jako sled jedniček a nul, ale jako sumu z několika dříve uložených bitů. Je-li na některém místě čitelná jen část informací, umí si software spočítat chybějící bit. Mezi procesorem a hlavou je tedy už jen A/D převodník. Zpracování je i statistické a používá tzv. Viterbiho přijímač, který bere ohled na závislosti signální posloupnosti.

S.M.A.R.T. technologie

SMART(Self Monitoring Analysis and Report Technology) umožňuje inteligentní diskové jednotce podávat OS zprávy o příznacích zhoršování výkonu nebo hrozících poruchách (které je schopna předvídat). SMART podporují Win95 od verze 2, OS/2 Merlin a některé diagnostické programy. Disky s technologií S.M.A.R.T.se nazývají SMART disky. Tato technologie se začleňuje do technologií PFA, tj technologií s predikcí chyby. Úspěšnost predikce je do 60ti procent.

V r. 1999 se zavádí S.M.A.R.T. phase2, která obsahuje i systém vnitřní diagnostiky povrch disku a uložených dat.

AV ** AV disky mají technologii T-cal, která zabraňuje zpomalováním toku dat teplotní kalibrací na stopě 00, které dochází automaticky po určité době provozu. Tato kalibrace může způsobit trhané video, špatně vypálené CD-R disky a pod. Proto se u některých disků provádí tzv. pozdržená kalibrace do doby nečinnosti disku.

Nové systémy s embdid servo řízením tuto kalibraci nevyžadují.

Zkratka AV je používána od r. 1998 zejména pro Audio-video disky.

Disková pole

jsou soustavy pevných disků založené na myšlence multiprocesorových systémů. Na místo sekvenčního zápisu se informace paralelně zapisuje do několika diskových jednotek s určitou redundancí. Tím je dosaženo i vyšší spolehlivosti zápisu. Nejjednodušší metoda zápisu je tzv. mirroring, tj zrcadlení disků, běžně používané u síťových systémů. Obdobná metoda využívá při čtení tu disk. jednotku, která má hlavičky blíže požadované stopě a sektoru. Tím se zkrátí potřebný čas k vybavení dat.

Koncepce použití diskových polí je shrnuta do řady systémů označených RAID0 až RAID7 (Redundant Array of Inexpensive Disks).

RAID0 je systém postupného zápisu a čtení na více disků. V jednom okamžiku systém pracuje jen s jedním diskem. Inteligencí řadiče lze výrazně zkrátit vybavovací doby. Při poruše musí být obnoveny data z backupu, neboť se systém zhroutí.. Není vlastně ještě zálohování dat, ale zkracuje přístupové doby .

RAID1 je vlastně mirroring na více disků. Data při poruše lze vnitřně obnovit. Čtení se provádí střídavě z různých disků, aby se zkrátila přístupová doba. Užívá se tam, kde spolehlivost je důležitější než náklady. Dat při zápisu se automaticky přehrají ina druhý disk. Při nahrávání poškozených dat se tato špatná data zapíší na oba disky.

RAID2 -bit stripping with correction code - používá přídavné disky na uložení bitů dat a jejich paritních bitů nebo Hammingova opravného kódu. Na všech discích jsou patřičné redundantní bity. Zapisovaná data rozhazuje po bitech na jednotlivé disky a při čtení opět skládá. Je velmi pomalý a je určen pro mainframy supercomputery. Používá se méně často.

RAID3 -bit stripping with correction code - používá obdobný zápis jako RAID 2, ale jen jeden disk obsahuje paritní bity nebo Hammingův opravný kód. Např. na 10 datových disků 4 disky paritní. Zápis a čtení dat je synchronizováno. Je velmi rychlý. Užití pro CAD/CAM.

RAID4 -striping with non synchronised disks - je obdobný jako RAID 3, ale data jsou čtena po blocích.Potom je se všech bloků složena informace.

RAID5 -Striping with no dedicated parity bit drivers - používají např. 4 datové disky a 1 paritní. Je-li délka sektoru na každém disku 512 Bytů, pak zápis na disky se provádí po 4*512=2048 Bytech plus 512 Bytů paritních. Výpočet parity je součet modulo 2. Pak lze při výpadku jednoho disku (libovolného) zrekonstruovat ztracená data. Násled. příklad uvede vždy zápis 1. bytu v odpovídajících sektorech.

Disk 1: 0 1 0 1 0 1 0 1
Disk 2: 0 0 0 0 1 1 1 1
Disk 3: 0 0 1 1 0 0 1 1
Disk 4: 0 0 0 0 0 0 0 0
Par. d: 0 1 1 0 1 0 0 1

Při výpadku např. disku 3 vypočte se jeho původní obsah opět součtem modulo 2.

d1: 01010101
d2: 00001111
d4: 00000000
pd: 01101001
--------------
@2: 00110011 , což odpovídá disku 3.

Rozdílnost v systémech 3 až 5 je v organizaci disků,způsobu řešení konfliktů a podobně.

RAID6 obdoba RIAD 5 ale se dvěma paritními disky.

RAID 7 řídí každý disk nezávisle s vlastními datovými cestami včetně Cache. Přenosy do centrální Cache jsou nezávislé. Vlastní řadič (počítač) řídí nezávisle na hostitelských počítačích. Systém pracuje v reálném čase a má jak SCSI sběrnici, tak i interní vysokovýkonnou sběrnici (320MB/s) a sběrnici pro řízení. Řadič má vlastní OS schopný zaručit nezávislost jednotlivých cest a disků. Soustava obsahuje alespoň jeden paritní disk. Umožňuje ochranu dat i při poruše více disků. Na systém lze napojit 48 disků a 12 hostitelských počítačů. Umí detekovat i sudý počet chyb, který se u předešlých systémů tváří jako OK. Má zdvojeny napájecí zdroje a 3 úrovňovou Cache. Přístupová doba je dána podílem přístupové doby disku a počtu disků, rychlost přenosu naopak je dána součinem rychlosti přenosu jednoho disku a počtu disků (krát 0,97).

U některých RAID je záložní disk, na který jsou nahrána data až při poruše jednoho disku systému.

Řadiče RAID

jsou připojitelné na PCI, UltraPCI, EISA, SCSI a Microchannel.

Desky s řadiči obsahují inteligentní cache o velikostech 2 x 32 nebo 64MB často zálohovaná vlastní baterií. . Vlastní pole je napojeno na Fast SCSI-2 nebo Ultra SCSI v jednom až třech kanálech (po 7 zařízeních). Rychlost přenosu je až 132MB/s.

Cena těchto polí (ze září 1993) je 66700USD za 4 - 8 GB, tj. asi 4 - 17 USD za 1MB.

Místo polí disků se někdy používá diskový systém SLED (Single Large Expensive Disk), který se zálohuje systémem RAID 1.

Přenosné disky

JAZ

od firmy IOMEGA je konstruována podobně jako mechaniky SyQuestu. V 3.5” pouzdře jsou umístěny 2 pevné disky s plovoucími hlavami. Elektronika včetně č/z kanáluje umístěna v jednotce. Složité mechanismy čištění diskového prostoru zejména při vkládání media i přes dokonalé utěsnění kazety.

Rozběh trvá 13s, přenosová rychlost 3.2 až 6.8MB/s, přístupová doba 16.7ms a kapacita 1GB. Cena 4000Kč (1996). JAZ2GB (1997) je kompatibilní s JAZ 1GB, rychlost 8,7MB/s, přístupová doba 10ms. Win 95 ji rozeznají automaticky jako fast SCSI zařízení, pro instalaci pod DOSem existuje soubor GUEST.EXE .

konektor :2 x 50pin high density

Hodnocení:

  • výborná kapacita, cena za MB (2,00)
  • u prvních kusů nespolehlivost

EZFlyer 230

EZFlyer od SyQuest

  • 230MB
  • pevný disk 3,5”
  • dvě hlavy, které parkují mimo medium
  • lepší výkon nežZip přibližuje se k harddiskům, vhodný pro grafická studia
  • lze nahrávat i videoklipy

Hodnocení:

  • velká kapacita, snadno použitelná
  • omezené rozšíření, vysoká cena za MB (3,40)

LS - 120

LS:120 (Laser Servo 120MB) je produktem firmy O.R. technology. Je vhodná jako náhrada klasické floppy jednotky, nikoliv jako podpora hard disku. Laser servo technologie jsou 3,5” diskety kompatibilní se stávajícími disketami(liší se jen tvarem ochranného plíšku) s kapacitou 120MB s 3krát rychlejším přístupem a elektronickým vysouváním. Navádění pomoci laseru. Na disketě je záznam stop pro řízení laseru (dělán holograficky) – záznam světla, kde se zaznamenává nejen amplituda, ale i fáze.

Diskety jsou

  • pružné
  • magnetický záznam dosahuje hustoty 2490 stop na palec (normální disketa má 135 stop na palec), 44880bpi.
  • RLL (1.7)
  • přístupová doba65ms
  • počet sektorů na stopě 51 až 92,
  • sektor 512B,
  • rychlost přenosu 4MB/s, skutečná je pro velké bloky až 10krát menší.
  • zápis 1,3MB/s pro disky druhé generace (1999)
  • vyhledávací doba 6ms
  • přístupová doba 65ms
  • Dvojitá hlava umožňuje jak obsluhu LS:120 tak i 1,44MB disket (druhou hlavou páru).
  • optické servo bez krokového motoru
  • ATAPI IDE

Základem serva je velmi malý holografický záznam na skleněné destičce. Laserová dioda jako u CD osvětluje holograma generuje 6 svazků, z nichž tři jsou pro LS:120 a tři pro 1,44MB. Tyto svazky paprsků se skládají ze tří částí, z nichž 2 mají 7proužků a třetí je bez proužků. Svazky je zaostřeny čočkou naobraz je zrcadly rozdělen na 2, z nichž jeden vede na medium a druhý na foto enkodér. Svazek na mediu osvětlí 7 stop a vytváří tak servo signál, který je srovnáván s intenzitou neproužkovaného svazku a vytváří spolu servo odchylku.

Další parametry

  • rozhraní : ATAPI/IDE to je na kabel pevného disku
  • vyžadují upravený BIOS
  • lze z nich bootovat jako z disku a”. U staršíchIDE rozhraní je zapotřebí osadit ještě další ISA kartu se speciálním kontrolérem, obsahující vlastní BIOS.
  • rychlost pro 1,44 diskety : čtení 44kB/s (FDD 27kB/s), zápis 14kB/s (FDD 22kB/s)
  • rychlost je 8mi násobnáfloppy disků 175 kB/s při zápisu a 240kB/s při čtení (pro kratší soubory díky vybavovací době je rychlost menší.). Stejně tak čtení klasických disket je dvojnásobné.
  • Formátování trvá asi 10min. Formátuje se speciálním programem dodávaným na disketě.

Hodnocení

  • čte standartní diskety, podporovaná výrobci
  • menší kapacita, pomalejší, vysoká cena za MB (4,20)
  • počítá se s upgrade na 240MB

Bernoulliho disk

Je vyroben firmou Iomega a jde o pružný kotouč otáčející se v proudu vzduchu, který přitlačuje (podle Bernoulliho jevu) povrch média k hlavičce. Bernoulliho disky se vyrábějí ve formátu 51/4" a jejich kapacita se pohybuje od 20 MB do 200 MB. Připojení k počítači je provedeno pomocí paralelního portu nebo SCSI rozhraní. Mezi výhody Bernoulliho disků patří poměrně vysoká odolnost média proti přetížení (pád, náraz apod.).

Jedná se o přenosné zařízení s přímým přístupem k datům, které poskytuje vyšší přenosovou rychlost a vyšší kapacitu než disketa.

ZIP

Disk firmy IOmega je

  • 3.5" media technologie ATOMM, a má
  • kapacitu 100MB, 250MB
  • plovoucí hlavy (Bernoulli) - Bernouliho princip – tzn. že dva disky jsou těsně u sebe. Díky působení vzduchu se medium u hlavičky vyboulí a přitáhne se k hlavičce => odolnost proti nárazům.
  • optické servo se servozáznamem, obdobným starým CD mechanikám
  • Připojení přes
    • SCSI, ale 25 pinovým konektorem. Mechanika může mít ID pouze 5 nebo 6. Pro SCSI je nutné zapojit všechna zařízení a pak teprve zasunoutřadič SCSI.
    • paralelní port
    • IDE
  • Vyhledávací doba je 30ms.
  • Podporovaná přenosová rychlost je 1,25MB/s. Pro připojení přes paralelní port je rychlost asi 2,5krát pomalejší. V burst režimu až 3,3MB/s
  • interní i externí
  • otáčky 2945 nebo 2941 ot/min podle typu
  • start 3s
  • formátování 10min, rychlé 10s
  • bufer 32kB nebo bez
  • napájení 5V/1A

Hodnocení:

  • snadno dostupná, rozšířená
  • není kompatibilní s 1,44 disky
  • menší kapacita, relativně pomalá vysoká cena (4,50)

Typy přenosných disků

Stále zvětšující se požadavky na kapacitu pevné paměti počítačů vedly k zavedení výměnných velkokapacitních pamětí.Ceny za 1MB se podle typů pohybují od 0.30 až do 5Kč (1997).

Vhodnost použití:

Typy záznamů na discích

MFM - modifikováná frekvence modulace RLL menší chybovost
(způsob kódování 1 a 0, používá se pro)

MFM - Má kabely o 34 a 20 vodičích,řadič umí ovládat dva disky, kabel s 34 vodiči je připojen k oběma diskům a datový kabel ke každému disku zvlášť.

Analogové signály čtené z disku jsou přivedeny do řadiče, který je dekóduje a převede na digitální údaje, Každá log 1 a 0 je na disku zaznamenána změnou magnetického toku v závislosti na čase.

RLL - Má stejnou kabeláž jako MFM. Jediný rozdíl je ve způsobu kódovaní. Nejznámější RLL 2,7, který umožňuje od 2 do max 7 po sobě stejných log nul mezi jedničkami. V RLL kódování je vždy skupina 2 až 4 bitů representována určitým vzorkem. U RLL2,7 je mezi pulsy minimálně 2 a maximálně 7 mezer.

Řadiče disků

ST 417 (516) - starší typ pomalého řadiče. Sám odděluje synchronizační bity od datových. Záznam je MFM a přenos vNRZ. Toto rozhraní dokázalo pracovat s disky, které měly maximálně 16 hlav, a bylo možné k němu připojit maximálně dva disky. Rozhraní ST506 nebylo konstruováno pro připojování jiných zařízení než pevné disky (CD ROM, Páskové mechaniky apod.). Jednalo se o rozhraní, které bylo poměrně náchylné na rušení a vyžadovalo tedy co možná nejkratší a kvalitní kabeláž.

IDE nebo-li AT BUS – lze připojit pouze 2 disky, podporuje přenosy PIO a DMA. Čím je delší kabel, tím nižší je maximální přenosová rychlost a tím vyšší je hladina šumu. Tato úvaha vedla k závěru, že hlavní řídící jednotka disku byla umístěna přímo na pevný disk (tím se zkrátil kabel na minimum) a vlastní rozhraní už slouží pouze jako prostředník mezi diskem a sběrnicí. Díky tomuto řešení se podstatně snížila hladina šumu a je možné umístit na jednu stopu vyšší počet sektorů (26 až 35). Teoretická hranice přenosové rychlosti je 8 MB/s a prakticky se pohybuje asi v rozmezí od 700 kB/s do 1400 kB/s. Zapojení diskových jednotek IDE se provádí pomocí jednoho 40 žilového kabelu.

Protože každý z disků má svou řídící jednotku umístěnu přímo u sebe, je nutné v případě zapojení dvou disků tyto disky nastavit pomocí propojek (jumperů) tak, aby jeden z nich byl jako master (hlavní) a druhý jako slave (podřízený). Operační systém se pak bude zavádět z disku označeného jako master.

EIDE – zdokonalené IDE, 2 konektory, které podporují 2 disky, podporuje i velké disky, big disk, UDMA 100. Při kapacitě 512 B na jeden sektor pak dostáváme maximální velikost disku 128 GB. Tato kapacita je však omezena možnostmi BIOSu na 8 GB.

FAST ATA - od Segate je zpětně plně kompatibilní s IDE umožňuje připojení pouze 2 mechanik ale jinak je shodná s Enhanced IDE. Pracuje ve třech režimech; PIO mód 3 (programmable I/O - musí být v BIOSu) s VL nebo PCI sběrnicí dosahuje rychlosti 11.1MHz. Ve víceslovném módu 1 dosahuje se sběrnicí EISA rychlosti 13.3 MHz. Třetí režim je vícenásobný blokový přenos dat přes local bus.Připojení je provedeno opět 40ti žilovým kabelem. Je levný ale nenahrazuje obecně SCSI. Pokud není automaticky nastavován BIOSem, je nutné v SETUPu nastavit rychlosti.

Pomocí řadičů lye Fast ATA disky rozdělit na dva samostatné disky s kapacitou do 512MB

SCSI - SCSI dovoluje připojit ke své sběrnici až 8 různých zařízení, z nichž jedno musí být vlastní SCSI rozhraní. Mezi další velké výhody patří možnost připojení nejen interních zařízení, jako tomu bylo u všech předchozích rozhraní, ale i zařízení externích. SCSI není pevně vázáno na počítač řady PC. Symetrické a nesymetrické.

ASA - Advanced SCSI Architecture, od Seagate přizpůsobuje SCSI-2multitaskingovým rysům s cílem optimalizovat vykonávání příkazů. Proto umí měnit pořadí příkazů tak, aby čas na vystavování a hledání sektorů byl minimální. Výsledky uloží do paměti, ve které je seřadí podle původních požadavků a vyšle na sběrnici. Čtení na stopě provádí ihned, tj nečeká na daný sektor. Tím urychluje čtení (v případě že nějaký z nich je potřebný).

SSA – 6 vodičů na připojení, velmi rychlé, málo náchylné k poruchám, využití při připojení na velké vzdálenosti.

LBA (logic block adress) - využívá všechny bity, které má BIOS pro adresaci k dispozici. Eliminuje omezení kapacity disku na 512 MB. Adresuje do 8,4 GB.

PIO Při programování vstupů a výstupů (Programmed IO - režim PIO) se jedná o metodu přímé výměny dat přes registr nebo adresuportu přes IORDY. PřiPIO je možný přenos celých 16ti bitových slov. Řízení přenosu je tzv. tiky sběrnice IDE (ATA). Tyto tiky udávají takt přenosu dat. V současné době existujípro ATA (IDE) režimy 0 až 2, EIDE (ATA-2) režimy 3 a 4.

Všechny režimy přenáší data pouze na náběžnou hranu. Rozpracovaná (1995) jespecifikace režimu 5. Různé režimy PIO se liší především trváním přenosového cyklu.

Režim

0 potřebuje 600ns 3,3MB/s
1 383 5,2
2 240 8,3
3 180 11,1
4 120 16,6  

ATA - 2 vyžaduje ovládání rychlosti (zpomalení) signálem IORDY. Jeho nepřítomnost může způsobit chybovost přenosu nebo ztrátu dat.

Přenos Buffer - Počítač je u burstPIO 16.6MB/s.

DMA

se provádí přesdar a DMACK signály. Rychlost u burstDMA multiword je 16.6MB/s.

DMA přenosy jsou nevýhodné pro multiprocesorové počítače, kdy neúměrně zdržují chod programu.

Základní rozdělení DMA je

  • 16ti bitový single-word DMA, který se dnes již nepoužívá. Má režimy
    • DMA 0 960ns 2,1MB/s
    • 1480 4,2
    • 2240 8,3
  • multi-word DMA
    • 0 4,2MB/s
    • 113,3
    • 216,6
    • DMA/16 16,6
    • DMA/33 33,6- UltraDMA33
    • DMA/66 66,6

Por přenos UltraDMA je zapotřebí speciální 80ti žilový plochý kabel, který se zapojuje na standardní 40ti kolíkové konektory. Zbývající vodiče kabelu jsou stínění.

Organizace disků – MBR

Master boot record – pevný disk začíná 0 na prvním sektoru. Tento sektor obsahuje 446B zavaděč, 64B partions (rozdělení disku), poslední 4B určují jestli je disk systémový nebo nesystémový.

BOOT RECORD – udává pod kterým operačním systémem je disk naprogramován, velikost FAT, údaje o disku, atd.

FAT (file Alocation Table), která je u disket 12ti bitová, u pevných disků 12 nebo 16ti bitová. Microsoft od roku 1997 instaluje u nových počítačů (neexistuje jako Upgrade a ani jako další prodejná verze) ve Windows95 32bitovou verzi FAT-32, která zpřístupní disky nad 2GB (podporuje 32bit EIDE z r. 1997).

FAT32 umožňují adresovat disky do 2TB. Každý cluster potřebuje 8B pro svoje záznamy, tedy např.na 2GB disku zabere FAT 32MB prostoru. VCACHE se snaží udržet celou tabulku FAT v OP, což zpomaluje systém. Proto 32FAT má novou cache metodu, urychlující takto zpomalený systém. Každý adresářový záznam je 32B. Microsoft u něho rezervoval uprostřed 10B (Byty 12 až 21) pro budoucí potřebu, z nichž 2B využívá k identifikaci počátečního clusteru ve FAT32. Pod FAT32 může systém už používat obě kopie. V souvislosti se změnou FAT32 je i root proměnné délky.

HPFS (High Performance File System), který podporují OS2 nebo NT. Doporučuje se u těchto OS odstoupit od FAT. Nespravuje data po clusterech ale po sektorech o velikosti 512B. Tabulka vyžaduje velký prostor. Svazky a soubory mohou mít velikost 2GB.

NTFS (New Technology File System) je podporovaný OS Windows NT. NTFS udržuje adresáře v abecedním pořadí a zaprotokolovává všechny operace, které ovlivňují strukturu svazku.. Protokolový soubor je kruhový, a NTFS do něj automaticky zapisujekontrolní body. V případě zhroucení se protokol přehrajea tabulka se obnoví v posledním stavu před zhroucením a opakovaně provede začaté transakce.. Adresace na disku je 64 bitová (FAT 24bitová), takže svazky a soubory mohou mít velikost až 17GB. Jména souborů se ukládají v kódu UNICODE, což je 16ti bitový mezinárodní standard. Podporuje RAID a kompresi souboru a adresářů (FAT ne). Pokud se označí disk C jako NTFS jsou ostatní disky neviditelné. Proto je nutné označovat NTFS disk poslední logický disk. Velikost clusterů nezávisí na velikosti disků.

ext2fs - Linux

HFS je souborový systém proMac OS 7.5. Každý soubor se skládá ze dvou částí, datové a zdrojové. Datové soubory ve zdrojové části uchovávají informaci o typu souboru, o aplikaci, která jej vytvořila a uložení.

Formátování disků

Formátování disků probíhá ve třech etapách

  • Low Level neboli fyzický formát - na disku se značí stopy, sektory a vadné sektory. Provádí výrobce nebo pomocí jehovýrobních programů. SCSI disky mohou mít tento program ve firmware na desce elektroniky. Jinak nepoužívat.
  • FDISK je druhá etapa, kdy se disk rozdělí na logické disky pomocípartitions. Vytváří hlavní adresáře, file systémy (FAT). U DOSu je Fdisk nahrazován dokonalejšímPar­tition Magic umožňující i jiné souborové systémy, dále umožňuje ihned formátovat atd. Dalším méně dokonalýmje Partition-it.
  • High Level format je logické formátování pomocí formátovacích příkazů. Tento formát již pouze čte a vyhodnocuje vytvořené sektory, a vadné vyloučí. Inicializuje tabulku FAT, hlavní adresář a zaváděcí sektor.

Komprimace dat

  • pomoci programu – offline
  • komprimace na disku – online

Důležité soubory nekomprimujeme, protože při komprimaci dochází ke zbavení nadbytečných bitů.


 

  Aktivity (1)

Článek pro vás napsal David Jančík [sczdavos]
Avatar
Autor je vášnivý programátor v .NET C# a PHP. Nezná slovo "nelze", nebojí se zkoušet nepoznané a pronikat do nových technologií.

Jak se ti líbí článek?
Celkem (1 hlasů) :
55555


 


Miniatura
Předchozí článek
Cache
Miniatura
Všechny články v sekci
Hardware
Miniatura
Následující článek
Zálohování dat

 

 

Komentáře

Avatar
Petr
Neregistrovaný
Avatar
Petr:

Výpočet "latency time" u HDD: Latency time = (1/((Rotational Speed in RPM)/60)) * 0.5 * 1000 milli seconds

 
Odpovědět 30.1.2013 14:18
Děláme co je v našich silách, aby byly zdejší diskuze co nejkvalitnější. Proto do nich také mohou přispívat pouze registrovaní členové. Pro zapojení do diskuze se přihlas. Pokud ještě nemáš účet, zaregistruj se, je to zdarma.

Zobrazeno 1 zpráv z 1.