Paměti s magnetickým záznamem

Transkript

1 Paměti s magnetickým záznamem

2 Princip záznamu na pohyblivou magnetickou vrstvu

3 Podélný záznam

4 Kódování NRZI ZAZNAMENÁVANÁ DATA ZÁZNAMOVÝ PROUD SNÍMANÝ SIGNÁL

5 Kódování FM ZAZNAMENÁVANÁ DATA ZÁZNAMOVÝ PROUD SNÍMANÝ SIGNÁL

6 Kódování MFM ZAZNAMENÁVANÁ DATA ZÁZNAMOVÝ PROUD SNÍMANÝ SIGNÁL

7 Kódování M 2 FM ZAZNAMENÁVANÁ DATA ZÁZNAMOVÝ PROUD SNÍMANÝ SIGNÁL

8 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

9 Fyzická struktura disků

10 Fyzické formátování low format

11 Přístupová doba (acces time) Doba vystavení (seek time) Doba čekání (rotary latency period) Prokládání (interleave)

12 Hustota záznamu Kapacita disku Kódování dat nemožnost ukládání samých 0 nebo 1 (MFM pro diskety, RLL 3x efektivnější, PRML čtení digitálním 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, přerušování napájení, změny teploty, zálohování event. Diskové pole

13 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

14 Pevný disk - logická struktura Oblast DOS Program FDISK Formátování disku Spouštěcí disketa Master Boot Record (MBR) Dos Boot Record (DBR) Extended Partitions Table (EPT) Hlavní adresář (Root directory) File Allocation Table Způsoby formátování Chyby FAT fabulky ScanDisk Ostatní způsoby správy souborů Instalace a zprovoznění disku

15 Program FDISK Informace o momentálním dělení disku Mazání oblasti disku Tvorba nových oddílů DOS Zadání aktivní oblasti

16 Master Boot Record (MBR) Umístěn v nultém sektoru, nulté stopě Zaváděcí záznam spouštěný BIOSEm Partition table - tabulka oblastí Vytváříse FDISKem V každém oddílu může být jiný OS

17 DOS Boot Record (DBR) Je začátkem primární oblasti DOS Zavedení systémových souborů z disku do operační paměti 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

18 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

19 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

20 Logická struktura disku

21 Princip FAT

22 Velikosti clusterů DOS - FAT Typ, velikost Velikost clusterů Sektorů na cluster Typ, velikost Velikost clusterů Jednostr Oboustr KB ,44MB ,2MB MB Kompri Sektorů na cluste

23 Velikost clusterů FAT32 Velikost jednotky Velikost clusteru < 260 MB 512 bytů 260 MB 8GB 4kB 8 16 GB 8 KB GB 16 KB > 32 GB 32 KB

24 Fragmentace souborů Chyby tabulky FAT 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

25 Fragmentace disků

26 Instalace a zprovoznění disku

27 Způsoby práce s pevnými disky Vyrovnávací paměť pevného disku (cache) Odkládání dat Koš Komprese (komprimace) dat Zásady diskového hospodářství

28 Vyrovnávací paměť pevného disku (cache) Hardwarová cache 128 KB 1MB Softwarová cache u DOS SMARTDRIVE VCACHE virtuální u W95 Problémy s VCACHE» stolní počítač»přenostný počítač častěji vyprázdňována»síťový server pro sdílení i jinými počítači» dodatečná mezipaměť pouze pro CD ROM Dáno nekompatibilitou programů nebo HW prvku Odstranění Systém souborů vlastnosti

29 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

30 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

31 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

32 Poměr rozměrů nečistot a vzdálenost hlavy od disku

33 Disková pole RAID Spolehlivost vysoký výkon otevřenost flexibilita softwarové a hardwarové ovládání

34 RAID 0 Disk striping

35 RAID 1 Disk mirroring

36 RAID 1 Disk mirroring

37 RAID2 Disk striping with error-correction code

38 RAID3 Disk striping with ECC stored as parity

39 RAID4 Disk striping large blocks, parity stored on one drive

40 RAID5 Disk striping with parity

41 Magnetooptický disk

42 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. Magnetické síly, které zadržují "bity" na správném místě a vytvářejí tak záznam, se v takto vysoké hustotě rovnají energii okolní klidové teploty disku samotného.

43 Kolmý záznam

44 Serverové aplikace Pro serverové stanice a náročné aplikace se ještě pořád využívá hlavně již téměř pětadvacet let staré rozhraní SCSI (Small Computer System Interface, čtěte skazy ). Tyto disky se od těch běžných odlišují v několika ohledech. Ve většině případů dosahují rychlosti 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 vysoká cena, 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. Rovněžz 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.

45 Co přináší SATA II Nejnovější revize specifikace SATA s číslem II pouze rozšiřuje stávající SATA 1.0a rev Jde v zásadě pouze o kosmetické změny, které přinášejí podporu Port Multiplier a Port Selector. V případě SATA II disků si také můžete být jisti, že podporují i NCQ, u starších modelů bývá tato funkce uvedena dodatečně. Port Multiplier umožňuje 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.

46

47 Super2003a.prz MR/GMR Read Head Evolution Year Areal Density Gbits/in2 Product Corsair Allicat Spitfire Ultrastar XP Ultrastar 2XP Travelstar 2LP Travelstar 2XP Travelstar VP Travelstar 5GS 2.68 Deskstar 16GP Travelstar 6GN Travelstar 6GT 4.1 Deskstar 25GP 5.7 Travelstar 6GN Deskstar 37GP Travelstar 18GT Ultrastar 36LZX 14.5 Deskstar 40GV Travelstar 30GT Ultrastar 73LZX 25.7 Travelstarr 30GN 29.7 Deskstar 120GXP 34.0 Travelstar 40GN Ultrastar 146Z Deskstar 180GXP Deskstar 120GXP Travelstar 80GN 2004 > >200 Contacts 64 nm Hard Bias NiFe Spacer Soft Film GMR Pinned Film 4.5 m 18 nm 14 nm 12 nm 10 nm Ed Grochowski 0.5 m 0.2 m 0.18 m 0.12 m

48 Areal Density of Magnetic HDD and DRAM Areal Density, Mbits/inch % CGR 60% CGR 3380E 100% CGR Microdrive II Ultrastar 4G 36ZXb Ultrastar 18XP 1G 2G 512M Ultrastar XP 256M M 40% CGR 16M 4M 1M 25% = 2X per 3 years Travelstar 80GN Travelstar 40GN Travelstar 30GN Ultrastar 146Z10 8G 10-2 AREAL2003ah.ppt DRAM projections after 2001 are based on industry capacities and constant chip area Year Ed Grochowski