В 2006 году автором было издано учебное пособие «Периферийные устройства вычислительных систем», в котором отражались вопросы: 1 роли и места пу в
|
Скачать 1.39 Mb.
|
|
Контроллер гибкого диска имеет следующие приказы: Считать данные. Считывает данные из поля данных на гибком диске. Записать данные. Записывает данные в поле данных на гибком диске. Считать удаленные данные. Считывает данные из поля, отмеченного как удаленное. Записать удаленные данные. Записывает маркер адреса удаленных данных и помещает символы-заполнители в поле данных. Считать дорожку. Считывает поля данных всей дорожки. Считать ID. Считывает поле идентификации. Форматировать дорожку. Записывает на дорожку форматирующую информацию, используя выданные программой параметры форматирования. Сканировать до равно, сканировать до меньше или равно, сканировать до больше или равно. Сканирует данные на указанное условие и формирует запрос прерывания, когда условие удовлетворяется. Инициализировать. Вызывает перемещение головки на дорожку 0. Определить. Устанавливает скорость шагов головки, время разгрузки (подъема) головки, время загрузки головки и режим ПДП. Считать состояние прерывания. Считывает информацию состояния из ST0 после прерываний, вызванных изменением линии готовности и операцией поиска. Считать состояние накопителя. Вводит состояние накопителя из ST3. Искать. Позиционирует головку на указанную дорожку.  Рис. 5.7. Схема контроллера гибкого диска 8272  Рис. 5.8. Формат регистра состояния контроллера 8272 В качестве примера на рис. 5.9. приведена последовательность, необходимая для выполнения четырех приказов.  Рис. 5.9. Типичные приказы контроллера 8272 Приказ считывания данных включает в себя все три фазы, приказ поиска - только фазы приказа и выполнения, приказ считывания состояния накопителя - фазы приказа и результата, а приказ определения - только фазу приказа. Во всех случаях приказы должны выполняться целиком (включая и фазу результата, если она применима) иначе они считаются незаконченными. При получении недействительного приказа контроллер возвращает байт состояния ST0 в ответ на следующий ввод из регистра входных/выходных данных. Несколько приказов требуют, чтобы на их фазах результатов считывались некоторые из байт состояния STO, ST1, ST2 и ST3. Биты в этих регистрах показывают ошибки CRC, ошибки перегрузки, выбранный накопитель, конец поиска, является ли гибкий диск двусторонним или нет и т.д. Контрольные вопросы
В 1973 году на фирме IBM по новой технологии был разработан первый жесткий диск, который мог хранить до 16 KB информации. Поскольку он имел 30 цилиндров (дорожек), каждая из которых была разбита на 30 секторов, то первоначально ему присвоили название 30/30. По аналогии с автоматическими винтовками, имеющими калибр 30/30, такие жесткие диски получили название «винчестеры». Накопители на жестких дисках объединяют в одном корпусе носитель (носители), устройство чтения/записи и контроллер жесткого диска. Информация заносится на концентрические дорожки, равномерно распределенные по всему носителю. В случае большего, чем один диск, числа носителей все дорожки, находящиеся одна под другой, называются цилиндром. Операции чтения/записи производятся подряд над всеми дорожками цилиндра, после чего головки перемещаются на новую позицию. Камера предохраняет носители от проникновения механических частиц пыли и от воздействия электромагнитных полей. Необходимо заметить, что камера не является абсолютно герметичной, т.к. соединяется с окружающей атмосферой при помощи специального фильтра, который уравнивает давление внутри и снаружи камеры, а также очищает воздух внутри камеры от пыли, поскольку малейшие частички могут привести к порче магнитного покрытия дисков и потере данных и работоспособности устройства. Диски вращаются постоянно, а скорость вращения носителей довольно высокая (от 4500 до 10000 об/мин), что обеспечивает высокую скорость чтения/записи. По величине диаметра носителя чаще других производятся 5.25, 3.14, 2.3 дюймовые диски. На диаметр носителей несменных жестких дисков не накладывается никакого ограничения со стороны совместимости и переносимости носителя, за исключением форм-факторов корпуса, поэтому производители выбирают его согласно собственным соображениям. В настоящее время для позиционирования головок чтения/записи наиболее часто применяются шаговые и линейные двигатели. В системах с шаговым механизмом и двигателем (которые являются разомкнутыми) головки перемещаются на определенную величину, соответствующую расстоянию между дорожками. Дискретность шагов зависит либо от характеристик шагового двигателя, либо задается сервометками на диске, которые могут иметь магнитную или оптическую природу. Для считывания магнитных меток используется дополнительная сервоголовка, а для считывания оптических - специальные оптические датчики. В системах с линейным приводом (которые являются замкнутыми) головки перемещаются электромагнитом, а для определения необходимого положения служат специальные сервисные сигналы, записанные на носитель при его производстве и считываемые при позиционировании головок. Во многих устройствах для серво-сигналов используется целая поверхность и специальная головка или оптический датчик (рис. 6.1). Линейные приводы перемещают головки значительно быстрее, чем шаговые, кроме того, они позволяют производить небольшие радиальные перемещения "внутри" дорожки, давая возможность отследить центр окружности серводорожки. Этим достигается положение головки, наилучшее для считывания с каждой дорожки, что значительно повышает достоверность считываемых данных и исключает необходимость временных затрат на процедуры коррекции. Как правило, все устройства с линейным приводом имеют автоматический механизм парковки головок чтения/записи при отключении питания устройства. Парковкой головок называют процесс их перемещения в безопасное положение (Landing Zone).  Рис. 6.1. Структура жесткого диска
“Движение” блоков данных между накопителем и буфером контроллера жёсткого диска обеспечивает какой-либо интерфейс, например, ATA, а между буфером контроллера жёсткого диска и буферами ОС - либо КПДП, либо ЦП, либо ПВВ (рис. 6.2, 6.3).  Рис. 6.2. Взаимодействие жесткого диска с ОС  Рис. 6.3. “Движение” блоков данных между НЖД и ОЗУ
Все накопители соответствуют стандартам, определяемым либо независимыми комитетами и группами стандартизации, либо самими производителями. Среди множества технических характеристик, отличающих одну модель от другой, можно выделить некоторые, наиболее важные с точки зрения пользователей и производителей, которые так или иначе используются при сравнении накопителей различных производителей и выборе устройства:
Различают две разновидности скорости передачи - внешняя и внутренняя: а) внешняя скорость передачи данных (external data transfer rate или burst data transfer rate) показывает, с какой скоростью данные считываются из буфера, расположенного на накопителе в оперативную память компьютера. В настоящее время накопители с интерфейсами EIDE или Fast ATA обычно имеют внешнюю скорость передачи данных от 11.1 до 16.6 мегабайта в секунду, а для накопителей с интерфейсами SCSI-2 этот параметр находится в пределах от 10 до 40 мегабайт в секунду; б) внутренняя скорость передачи данных (internal transfer rate или sustained transfer rate) отражает скорость передачи данных между головками и контроллером накопителя и определяет общую скорость передачи данных в тех случаях, когда буфер не используется или не влияет на передачу (например, когда загружается большой графический или видеофайл). Внутренняя скорость передачи данных очень сильно зависит от частоты вращения шпинделя.
Физический объем жестких дисков определен изначально и состоит из объема, занятого служебной информацией (разметка диска на дорожки и сектора) и объема, доступного пользовательским данным. Физический объем жесткого диска также зависит от типа интерфейса, метода кодирования данных, используемого физического формата и др. Производители накопителей указывают объемы дисков в миллионах байт, предполагая, исходя из десятичной системы исчисления, что в одном мегабайте 1000000 байт. Однако ПО оперирует не десятичной, а двоичной системами, полагая, что в одном килобайте не 1000 байт, а 1024. Такие разногласия в системах исчисления приводят к несоответствиям при оценке объема накопителей, данной в описании и выдаваемой различными программными тестами. Одним из возможных, но нежелательных способов повышения физической емкости для производителей является увеличение емкости сектора. В настоящее время, стандартной емкостью сектора для IBM-совместимых компьютеров является 512 байт. Многие адаптеры позволяют в процессе физического форматирования программным путем изменять емкость сектора, например, до 1024 байт, при этом соотношение пользовательских данных и служебной информации для сектора улучшается, но снижается надежность хранения данных, т.к. тот же полином ЕСС будет использоваться для коррекции большего объема данных. Выигрыш на физическом уровне еще не означает выигрыш на логическом, поскольку логическая структура диска может оказаться не эффективной, например, при работе с файлами малой длинны (менее 1 Кб). Логический же объем зависит от того, как операционная система или программа записывает информацию в секторы. В случае использования программ и операционных систем с программной компрессией данных можно повысить объем носителя на величину, зависящую от степени сжатия данных. Для оптимального использования поверхности дисков применяется так называемая зонная запись (Zoned Bit Recording - ZBR), принцип которой состоит в том, что на внешних дорожках, имеющих большую длину (а следовательно, и потенциальную информационную емкость на единицу площади) информация записывается с большей плотностью, чем на внутренних. Таких зон с постоянной плотностью записи в пределах всей поверхности образуется до десятка и более; соответственно скорость чтения и записи на внешних зонах выше, чем на внутренних. Благодаря этому, файлы, расположенные на дорожках с большим диаметром, в целом будут обрабатываться быстрее файлов, расположенных на дорожках с меньшим диаметром, т.к. для них будет производиться меньшее число позиционирований с дорожки на дорожку. Секторы нумеруются в некотором простом порядке. Например, секторы можно пронумеровать 1, 2, 3, 4, 5 и т.д., но такой порядок необязателен. Другой способ нумерации секторов называется чередованием секторов. Такое название объясняется тем, что группы секторов с соседними номерами чередуются с другими группами секторов, имеющими другие соседние номера. Можно считать также, что после нумерации одного сектора вместо назначения следующего номера следующему сектору вы пропускаете ("перепрыгиваете") через одно и то же число секторов, а затем назначаете следующий номер.
Если программа хочет считать или записать информацию на диске, то она формирует запрос (запрос файла), причём единицей информации на этом высшем уровне является файл (рис. 6.4).  Рис. 6.4. Взаимоотношения между BIOS и схемой физической адресации секторов (здесь выражение L-CHS обозначает логический CHS, а выражение P-CHS - физический CHS) OC в несколько обращений преобразует запрос файла в логические секторы или LBA, а КНЖД - в конкретные кластеры или секторы:
Вызов прерывания, который OС использует для передачи информации BIOS (Int 13h), имеет несколько жёстких ограничений на величину чисел, допустимых для компонентов адреса. Например, для BIOS, дата создания которой август 1994, установлены следующие значения параметров.
Всё` сверх этого может существовать, но невозможно через BIOS передать такую информацию контроллеру диска. Если перемножить приведённые числа: 1024*16*63*512=528MB, т.е. максимальная ёмкость физического накопителя, адресуемого посредством такой BIOS, составляет 528482304 байта или 504MB. Те места в BIOS, которые хранят максимальный номер головки, допускают числа до 255. Если допустить, что число головок может быть 256, то максимальная ёмкость диска составит не 504MB, а 8.4GB. Если BIOS, созданная до 1998 года имеет ограничение в 8,4 Гбайт, то BIOS, датированную 2002 годом имеет соответствующее ограничение емкости в 137 Гбайт.
Операционная система «видит» диск как набор логических секторов. В этой связи разрядность логического адреса вносит свои ограничения на количество адресуемых секторов. Например, для DOS версии до 4.0 n=16. Тогда ОС могла адресовать пространство размером 32MB при величине сектора 512B. Для DOS после версии 4.0 n=32. Тогда ОС могла адресовать пространство размером 2TB и т.д. Проблемы, связанные с ограничением емкости жестких дисков, не имеют никакого отношения к накопителям SCSI, поскольку даже самые первые версии стандарта SCSI позволяют обрабатывать диски емкостью до 2,2 Тбайт. Ограничения, налагаемые системной BIOS, никакого значения не имеют, поскольку поддержка жестких дисков SCSI обеспечивается не системной BIOS, а базовой системой ввода-вывода, встроенной в хост-адаптер SCSI. Жесткие диски SCSI с самого начала отличались более высокими характеристиками, чем накопители ATA. Благодаря этому диски SCSI чаще всего используются в высокопроизводительных файловых серверах, рабочих станциях и других компьютерных системах. Несмотря на то, что накопители SCSI создавались еще до появления жестких дисков ATA, их разработчики предусмотрительно позаботились о возможности жестких дисков SCSI адресовать до 2,2 Тбайт (терабайт или триллион байт), что составило  секторов. В 2001 году набор команд SCSI был расширен, что позволяет поддерживать накопители емкостью 9,44 Збайт, что составило уже  секторов. Высокая производительность и отсутствие критических ограничений на максимальный объем данных, содержащийся на жестких дисках SCSI, стали причиной того, что изготовители всегда выпускают накопители, имеющие наибольшую емкость, вначале в SCSI-версиях. Когда пользователям приходится приобретать жесткий диск, имеющий максимальную емкость, практически всегда можно сказать, что это будет накопитель SCSI. |
Похожие:
 |
Учебное пособие рпк «Политехник» Гринчук Ф. Ф., Хавроничев С. В. Комплектные распределительные устройства напряжением 610 кВ. Часть II: Учеб пособие / Воггту, Волгоград,... |
|
Учебное пособие рпк «Политехник» Гринчук Ф. Ф., Хавроничев С. В. Комплектные распределительные устройства напряжением 610 кВ. Часть I: Учеб пособие / Воггту, Волгоград,... |
|
Учебное пособие Иркутск 2006 Учебное пособие предназначено для студентов III v курсов специальности «Технология художественной обработки материалов» |
|
Тема управление ресурсами вычислительных систем Цель темы: раскрыть принципы функционирования современных операционных систем по управлению ресурсами вычислительных систем |
|
Учебное пособие Казань 2005 удк 65. 01 (075. 8) Ббк 65. 29 Б 69 Бурганова... В текст пособия введены программа дисциплины «Теория управления», материалы по организации самостоятельной работы студентов, включая... |
|
Учебное пособие "Архитектуры графических систем" машинная графика... Назначение курса обучение машинной графике студентов физико-технического профиля. Курс ориентирован на две основные категории будущих... |
|
Учебное пособие Челябинск 2006 Этому способствуют контрольные вопросы и тестовые задания. Дополнительная литература и источники, перечень которых находится в прилагаемой... |
|
Современные т ех нологии обучения: теория и практика учебное пособие Современные технологии обучения: теория и практика: Учебное пособие / А. О. Блинов, Т. Н. Парамонова, Е. Н. Шереметьева, Г. В. Погодина.... |
|
Материально-техническое обеспечение кабинета №6 по профессии «Оператор... Материально-техническое обеспечение кабинета №6 по профессии «Оператор электронно-вычислительных и вычислительных машин» |
|
Учебное пособие Москва 2012 год Настоящее учебное пособие предназначено... Учебное пособие предназначено для изучения и проведения практических занятий по дисциплинам «Бизнес планирование транспортных предприятий»,... |
 |
Учебное пособие содержит ответы на вопросы Государственного Образовательного... Информационный менеджмент: ответы на вопросы государственного стандарта. Часть Пособие для самостоятельной работы студентов. – Кафедра... |
|
Учебное пособие к практическим занятиям по курсу «Фармацевтическое товароведение» Учебное пособие предназначено для подготовки студентов к лабораторно-практическим занятиям и включает название темы, цель занятия,... |
|
Интерфейсы и периферийные устройства 12 Семиконтактный разъем на задней панели дефектоскопа предназначен для двунаправленного интерфейса rs-232. Он служит для передачи данных... |
|
Учебное пособие Самара Самарский государственный технический университет... Сапр систем электроснабжения: Учеб пособие/ Самар гос тех ун-т; Ю. Ф. Лыков. Самара, 2008. 65 с |
|
Методическое пособие подготовлено под редакцией: Овчинниковой Е.... Информационно-методические материалы по профилактике экстремизма для специалистов |
|
Методические указания к расчетно-графическим заданиям по учебной... Целью ргз является закрепление и лучшее усвоение теоретического материала. Предлагаемые задания направлены на выявление архитектурных... |