Praktická cvičení- teoretická průprava



Podobné dokumenty
Souborové systémy. Architektura disku

Další koncepce realizace diskových rozhraní

HW počítače co se nalézá uvnitř počítačové skříně

Pevné disky. Diskové plotny

Pevné disky, fyzická struktura, geometrie disku

Číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Zdeněk Dostál Ročník: 1. Hardware.

ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ

CHARAKTERISTIKY PEVNÉHO DISKU A JEHO ŘADIČE

Externí paměti 1 Feromagnetické

Využití ICT pro rozvoj klíčových kompetencí CZ.1.07/1.5.00/

Magnetické paměti a mechaniky

Přednáška. Úložiště dat: HDD, SDD, RAID, DAS, NAS, SAN. Katedra počítačových systémů FIT, České vysoké učení technické v Praze Jan Trdlička, 2012

Vnější paměti. Vnější paměti. Dělení podle materiálu a fyzikálních principů

Informační a komunikační technologie

Pevný disk. Parametry disku a rozhraní. Geometrie disku. Organizace dat. Příprava disku. Souborové systémy. Disketové mechaniky a média

Počítačová sestava pevný disk (HDD, SSD, USB flash disk)

CHARAKTERISTIKY MODELŮ PC

IPZ laboratoře Struktura pevného disku L305 Cvičení 1 Cvičící:

Elektromechanické části HDD (fyzická struktura)

Rozhraní pevných disků. Rozhraní IDE (1) Rozhraní IDE (3) Rozhraní IDE (2) Rozhraní IDE (5) Rozhraní IDE (4)

Rozhraní pevných disků

Principy činnosti sběrnic

HDD + SSD. Autor: Kulhánek Zdeněk

Technické prostředky počítačové techniky

Magnetický záznam dat (2) Magnetický záznam dat (1) Magnetický záznam dat (3) Magnetický záznam dat (4) Magnetický záznam dat (6)

Shrnutí Obecné Operační systém Microsoft Windows 7 Ultimate Centrální procesor

Pevné disky. Pevné disky. Nárůst kapacity pevných disků

Parametry pevných disků

IMPLEMENTACE OPERAČNÍHO SYSTÉMU LINUX DO VÝUKY INFORMAČNÍCH TECHNOLOGIÍ

Registrový model HDD

2.10 Vnější paměti. Střední průmyslová škola strojnická Vsetín. Ing. Martin Baričák. Název šablony Název DUMu. Předmět Druh učebního materiálu

SÁM O SOBĚ DOKÁŽE POČÍTAČ DĚLAT JEN O MÁLO VÍC NEŽ TO, ŽE PO ZAPNUTÍ, PODOBNĚ JAKO KOJENEC PO PROBUZENÍ, CHCE JÍST.

Logická struktura pevného disku

Paměti s magnetickým záznamem

Souborový systém (File System FS) Souborové systémy. Souborová fragmentace. Disková fragmentace. Organizace dat na pevném disku

Pevný disk fyzická struktura Josef Horálek


Hardware. Z čeho se skládá počítač

INFORMAČNÍ A KOMUNIKAČNÍ TECHNOLOGIE

Obsah. Kapitola 1 Skříně počítačů 15. Kapitola 2 Základní deska (mainboard) 19. Kapitola 3 Napájecí zdroj 25. Úvod 11

Pokud je to možné, instalujte každou jednotku zvlášť - komunikace na jednom kanálu probíhá "na střídačku"

O autorovi 6 O odborném redaktorovi 7 Úvod 21 Laptop nebo notebook? 21 Co je cílem této knihy 22 Webové stránky autora 23 Osobní poznámka 23

Technické prostředky počítačové techniky

Operační systémy (OS)

Růst datových potřeb Pojem velkokapacitní se mění v čase Dříve několik MB, dnes stovky GB až TB

Obecný popis základní jednotky

Logická organizace paměti Josef Horálek

Optické disky. Zkratkou CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) se označují nejen optická média, ale i mechaniky pro práci s těmito médii

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

CHARAKTERISTIKY PEVNÉHO DISKU A JEHO ŘADIČE

Rozhraní diskových pamětí

PA152: Efektivní využívání DB 2. Datová úložiště. Vlastislav Dohnal

Maturitní témata. Informační a komunikační technologie. Gymnázium, Střední odborná škola a Vyšší odborná škola Ledeč nad Sázavou.

Inovace výuky prostřednictvím ICT v SPŠ Zlín, CZ.1.07/1.5.00/ Vzdělávání v informačních a komunikačních technologií

Rozhraní ATA a ATAPI. Rozhraní ATA a ATAPI. Koncepce ATA. Řadič je součástí diskové jednotky. Původní fyzické rozhraní odvozeno od sběrnice ISA.

BIOS (BASIC INPUT-OUTPUT SYSTEM)

CHARAKTERISTIKY PEVNÉHO DISKU A JEHO ŘADIČE

Technická specifikace ČÁST 1. Místo plnění: PČR Kriminalistický ústav Praha, Bartolomějská 10, Praha 1

Operační systémy 2. Struktura odkládacích zařízení Přednáška číslo 10

Využití ICT pro rozvoj klíčových kompetencí CZ.1.07/1.5.00/

Operační systémy 1. Přednáška číslo Struktura odkládacích zařízení

Úvod do architektur personálních počítačů

Organizace a zpracování dat I (NDBI007) RNDr. Michal Žemlička, Ph.D.

Úvod do programování a práce s počítačem 2

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115

Architektura vnějších pamětí

Sběrnicová struktura PC Interní počítačové paměti PC

Funkce cache Vnější paměti Signálové přenosy v PC Systémové sběrnice Interface

Sběrnicová struktura PC Procesory PC funkce, vlastnosti Interní počítačové paměti PC

Hardware ZÁKLADNÍ JEDNOTKA

Informační a komunikační technologie

Základní deska (1) Parametry procesoru (2) Parametry procesoru (1) Označována také jako mainboard, motherboard

STATUTÁRNÍ MĚSTO MOST

1.1. Proveďte diagnostiku poskytnutého pevného disku (disků) s využitím technologie S.M.A.R.T Zjistěte informace o formátu na pevném disku

- Pevné disky - Fyzická struktura Pevný disk (HDD Hard Disk Drive) - zařízení pro ukládání dat, která po svém zápisu již nepotřebují další energii,

Základní deska (mainboard)

Zvyšování kvality výuky technických oborů

HP Compaq Pro 6300 SFF

Rozhraní diskových pamětí

Instalace OS, nastavení systému

Sériové rozhraní IDE (ATA)

Rozhraní SCSI. Rozhraní SCSI. Architektura SCSI

Město Česká Lípa městský úřad odbor rozvoje, majetku a investic náměstí T. G. Masaryka č.p. 1, Česká Lípa

Ceník komponentů pro duben 2007

Informační a komunikační technologie

Speciální číslicové systémy. Paralelní sběrnice, interní sběrnice (PC, ISA, PCI, AGP, SCSI, ATA, vývoj k sériovým PCIe, SATA, SASC)

Výstavba PC. Vývoj trhu osobních počítačů

zadávaná v otevřeném řízení v souladu s ust. 27 zákona č. 137/2006 Sb., o veřejných zakázkách, ve znění pozdějších předpisů

Technická specifikace předmětu zakázky

Řadiče disků IDE SCSI

Shrnutí předcházející přednášky

Vnější paměti základní pojmy

Hardware. Ukládání dat, úložiště. Mgr. Jan Veverka Střední odborná škola sociální Evangelická akademie

Polovodičové paměti. Polovodičové paměti. - Paměti Flash ROM - použití v počítačích k uchování informací o konfiguraci, Princip zápisu a čtení

Základní deska (motherboard, mainboard)

Základní deska (mainboard, motherboard)

Přednáška. Vstup/Výstup. Katedra počítačových systémů FIT, České vysoké učení technické v Praze Jan Trdlička, 2012

Princip magnetického záznamu

Identifikátor materiálu: ICT-1-09

Rozhraní pro HDD, SSD a mechaniky optických pamětí

Transkript:

Praktická cvičení- teoretická průprava Struktura počítače odvozená z IBM compatible : Blokové schéma a vrstvový model, OS, účel a základní princip funkce, HW PC- zdroje, Základní deska, členění CPU, Typy pamětí (podpůrné paměti a operační paměť), Velkokapacitní jednotky- FDD a HDD, BIOS- jeho služby, funkce CMOS, OP- módy CPU a práce s ní. Klíčové pojmy: IDE, SCSI, Ultra ATA, SATA, ATAPI, LLF, HLF, ECC, gap, ZBR, ECHS, LBA, INT13. Kapitola č. 5 HW PC- IDE zařízení a FDD Jsou to většinou velkokapacitní média pro dlouhodobější odkládání dat nebo jejich přenos (výměnná média). Základní požadavky na ně kladené jsou: spolehlivost a dlouhodobá životnost, mnohonásobná přepisovatelnost, velká kapacita, přenositelnost, příznivá cena a dostatečná rychlost. Historie Historicky lze datovat vývoj již roku 1950. velikost disků byla okolo 24 a kapacita asi 5MB. Čtecí hlavičky se původně dotýkaly povrchu disku, ale protože to ovlivňovalo spolehlivost celého disku, přešlo se revoluční změnou k tzv. plovoucím čtecím hlavám, které se vznáší na vzduchovém polštáři nad povrchem disku. Prvním zlomem k masovému nasazení HDD byla v roce 1980 velikost 5,25 a disky fy Seagate (ST- 506 5MB, ST-412-10MB). Další byla velikost disku 3,5 v roce 1983 fy Rodime RO352 s kapacitou 10MB. Další zlom byly v roce 1988 disky 2,5 a 3,5 s nízkým profilem 1, který se stal základem moderních disků stolních a přenosných PC současnosti. Poslední výrazný zlom byla implementace IDE a rozhraní SCSI u HDD v letech 1990. Datum: 6.11.2011 Kapitola 5/ Obor V3.x strana 1/ ze 5

Typy IDE Současná moderní zařízení jsou již vybavena vlastním BIOSem (IDE- Integrated Drive Electronics) a jsou připojena prostřednictvím AT sběrnice (16b) (ATA- AT attachment). Moderní disky umožňují přenos dat v šířce 32b (tzv. Fast) nebo blokový přenos dat prostřednictvím rychlého DMA kanálu (tzv. Ultra) a jsou vybaveny vlastní pamětí disk Cache. V případě potřeby připojení mnoha disků k jednomu PC a vyšší rychlosti se používá rozhraní SCSI pro celkem až 15 HDD. V poslední době se začíná objevovat nový způsob připojení prostřednictvím rozhraní SATA (Serial ATA), která zvyšuje spolehlivost komunikace se základní deskou a snižuje cenu propojovacích kabelů. CD-ROM/RW/RAM pracují s optickými záznamovými médii a jsou připojena prostřednictvím stejného rozhraní, jako HDD, které ovšem musí splňovat doporučení ATAPI, tj. jeho možnost programovatelnosti. Jsou připojeny stejně, jako HDD 40 žilovým kabelem. FDD Krátká historie V počátcích vývoje diskových paměťových médií se oddělila samostatná vývojová větev výměnných disků, tzv. Winchester. Širší komerční nasazení doznala média velikosti 8 a s kapacitou 128/256kB. Větší rozšíření nastalo u médií o velikosti 5,25 a s kapacitou již 600kB až 1,2MB. Současné nejhojněji používané jednotky mají velikost 3,5 a kapacitu 720kB až 1,44MB. Tato paměťová jednotka nemá vlastní IDE a je proto připojena na řadič, který je součástí elektroniky základní desky (Super I/O chip), a to 32 žilovým kabelem. Z tohoto důvodu je možné provádět LLF (Low Level Formating) pouze na těchto médiích. Fyzická struktura HDD Záznamové médium je ve tvaru disku z tvrzeného organického skla, na něž je oboustranně nanesena aktivní magneticky tvrdá vrstva magnetického materiálu. Tato tzv. plotna je z obou stran sevřena čtecími a zapisovacími hlavičkami, které se nedotýkají povrchu, ale vznáší se na tenkém vzduchovém polštáři vybuzeném rotací plotny. Rychlost ploten je 7200 až 15000 ot/min. Celkový počet ploten bývá maximálně 3(4) a počet čtecích hlaviček je dvojnásobný. Data jsou uchovávána v soustředných stopách (track) po každé straně plotny, každá stopa je rozdělena na jednotlivé datové úseky- sektory, které mají stejnou délku 512B. Tato tzv. nízkoúrovňová struktura uchování dat je u IDE zařízení již vytvořena výrobcem tzv. procesem LLF (Low Level Formating). Uživatelsky ji lze nahradit tzv. zero fill formátem, který provádí pouze zápis 0 do každého sektoru, čímž je možné uvést disk do stavu téměř jako od výrobce. Datum: 6.11.2011 Kapitola 5/ Obor V3.x strana 2/ ze 5

LLF Po bezprostřední výrobě je plotna zcela bez struktury, která by umožňovala ukládání dat. Je potřeba provést tzv. nízkoúrovňové formátování (LLF), které vytváří na plotnách potřebnou strukturu stop a sektorů, do nichž budou data následně ukládána. Tento proces obnáší do jednotlivých soustředných stop záznam následného datového řetězce: ID informace synchro DATA (512B) ECC Výplň (gap) ID informace- obsahují číslo sektoru a stavové informace o sektoru (označení vadného sektoru nebo mapování) Synchro- využívá řadič k řízení čtecího procesu Data- aktuální data sektoru ECC- opravný kód k zajištění integrity dat Výplň- několik oddělovačů pro nastavení čtení dalšího sektoru Zvyšování kapacity Z důvodu zvýšení kapacity se používá: technika tzv. zónového záznamu ZBR, tj. zápisu rozdílného počtu sektorů/stopu v určitých částech disku (zónách). Původní standardní počet sektorů na každé stopě býval 17, ale protože vnější stopy jsou delší, než vnitřní, měly i rozdílnou hustotu záznamu. ZBR využívá techniky rozdělení stop do skupin (zón), kde každá má různý počet sektorů. To vedlo k efektivnějšímu využití prostoru a současně i k proměnné rychlosti toku dat při čtení nebo záznamu. No- ID Format, kdy se vypouští ID informace. Ty jsou nahrazeny obsahem v paměti, která obsahuje celou mapu disku, tj. včetně označení vadných a relokovaných. Číslo 1. sektoru se odvozuje od synchro značky servomotoru. Tím lze dosáhnout zvýšení kapacity asi o 10%. Partitioning (dělení) Logické dělení disku na části, která se chovají jako rozdílné diskové svazky (volume). To již souvisí s konkrétními OS a bude popsáno dále. HLF Poslední krok, tzv. vyšší úroveň formátování, kdy se připravuje a definuje logická struktura disku pro práci FS konkrétního OS. Většinou se vytváří MBR (boot sektor pro zavádění OS), FAT tabulka (alokační mapa obsazených sektorů daty) a DIR (adresářový prostor svazku). Fyzická a logická geometrie HDD Souvisí s konkrétním umístěním dat (sektoru) na disku. U starších disků fyzický počet snímacích hlav, stop (cylindrů) a sektorů odpovídá i parametrům systémového BIOSu. Každý disk je jednoznačně charakterizován třemi veličinami: Datum: 6.11.2011 Kapitola 5/ Obor V3.x strana 3/ ze 5

CHS C- počet cylindrů (stop) na disku H- počet snímacích hlav disku a S- počet sektorů na stopě. Je to metoda adresování dat na velkokapacitním médiu. Tato metoda vznikla v době, kdy velikost disků byla tak malá, že i jeho adresace odrážela fyzickou geometrii. Avšak s vývojem disků (IDE, ZBR a zvyšováním kapacity) tato metoda již nemohla odrážet strukturu fyzickou, ale prováděla se logická adresace, kdy přepočet z logické na fyzickou geometrii prováděl řadič disku. Adresace Fyzická geometrie Logická geometrie C 6810 7480 H 6 16 S 122 až 232 63 Celkem S 7,539,840 7,539,840 OS BIOS Služba INT13 BIOS HDD IDE/ATA HDD řadič Fyzické plotny Pro práci OS s HDD slouží služba INT13 BIOSu, jejíž rozhraní CHS dovoluje přenos následujících parametrů: C- 1024 H- 256 S- 63 = 2 (10+8+6) = 8GB Specifikace rozhraní IDE/ATA však dovoluje následující maximální parametry a tedy i adresovatelnou kapacitu HDD: C- 65,536 H- 16 S- 256 = 2 (16+4+8) = 128GB Z toho je evidentní rozdílnost obou rozhraní, která je způsobena historicky, protože ATA vzniklo později v souvislosti s integrací řadičů na disky (IDE). Omezení starších BIOSů CHS matice, kterou používá BIOS, je ukládána do CMOS paměti (3B) jako parametry disku. První omezení způsoboval samotný BIOS, který byl programován původně na přímý přenos parametrů služby INT13 do HDD. Proto logické hodnoty CHS musí splňovat maximální možné hodnoty parametrů CHS obou rozhraní. Z toho plyne, že adresovatelný prostor byl omezen na: C- 1,024 H- 16 S- 63 = 2 (10+4+6) = 0,5GB Pro překonání tohoto omezení se používala u novějších BIOSů metoda translace, která je známa jako ECHS. Datum: 6.11.2011 Kapitola 5/ Obor V3.x strana 4/ ze 5

ECHS Je to metoda nazývaná jako extended CHS translace, která překonává omezení C- 1024 tak, že dělí počet C/2 a následně násobí počet H*2. Tato metoda je omezena možnostmi služby BIOS (INT13), která klade omezení na: C- 1024 H- 256 S- 63 = 2 (10+8+6) = 8GB ECHS translační metoda však vkládá omezení na velikost disku 4GB, protože tato translace umožňuje použít pouze H=255 (ne 256). Pro překonání se dále používá metoda LBA assist. LBA assist Logical Block Allocation je translační metoda novějších BIOSů, která umožňuje adresovat disky s kapacitou do 8GB, tj. s omezením daným pouze službou INT13. Pracuje tak, že CHS parametry z HDD (pro účely uložení v CMOS): vynásobí mezi sebou (C*H*S) vydělí 63, výsledkem je W W následně vydělí 1024 a rozhodne o parametru H, který by měl být 2 4, 2 5, 2 6, 2 7, 2 8-1 (uspoří se 4b v paměti CMOS) zvolí H blíže k vyšší hodnotě a tou hodnotou vydělí W, výsledek zaokrouhlí dolů. LBA vždy nastaví počet sektorů na 63 INT13 Extensions K překonání bariéry INT13 je navrhován nový typ rozhraní. To namísto původních 24b pro adresovací info používá 64b, což umožňuje používat adresaci 2 40 x většího prostoru HDD. Je zřejmé, že to vyžaduje i spolupráci dalších komponent, jako je BIOS nebo OS. Přímý přístup přes BIOS HDD Řeší omezení daná INT13 BIOS, kdy opouští metodu CHS a řeší ji jinou metodou adresace na bázi LBA. Je to samozřejmě podmíněno podporou ze strany řadiče HDD. LBA Je to metoda, která umožňuje překonat známé bariéry rozhraní ATA a BIOSu (INT13). Je však podmíněna podporou IDE disku i BIOSu, avšak přes novější rozhraní INT13 Extensions. Porovnání metod Rozhraní Standardní CHS Extended ECHS LBA Fyzické plotny/ide PG PG PG IDE/BIOS LG LG LBA BIOS/OS (INT13) LG TG (LBA assist) TG (LBA) PG- fyzická geometrie, LG- logická geometrie, TG- translační geometrie, Datum: 6.11.2011 Kapitola 5/ Obor V3.x strana 5/ ze 5