Часть 1. HDD

Архитектура ЭВМ. Лекция 4.

Содержание:

Порты COM, IrDa, LPT.

Шины USB и FireWire.

Технология IO2, ACPI. Архитектура AMR.

Интерфейс Serial ATA.

Архитектура контроллера IDE. Основные характеристики. Устройство жесткого диска. Логическая и физическая адресация данных.

Технология SMART. Контроллеры SCSI и FibreChannel. CD и DVD диски. Устройство, принципы работы с ними.

Внешние носители информации. Iomega, ZIP, JAZZ, LS-120, MO-Drive. Flash. Технология ETOX.

Подходы к улучшению производительности дисковой подсистемы. Уровни RAID 0-3.

Уровни RAID 4-7, 10, 30, 50.

Краткие итоги прошлой лекции.

Память и ее виды. Тезис Силина.

SIMM, DIMM, DDR, RIMM

Cхемы управления памятью: Схема с фиксированными разделами, Оверлейная структура, Виртуальная память(страничная, сегментная, гибридная).

Свопинг.

Кэш.

Системная шина.

Устройства вв-выв.

Шины расширений (ISA, EISA, VLB, PCI, AGP)

Физ. Устройство HDD.

Почему жесткий. Сравнение с дискетами. Теперь используют алюминий, керамику, стекло. Покрытие – оксид железа или хрома.

Парковочная зона.

Состоит жесткий диск из двух основных блоков. Первый - это механический блок, включающий в себя непосредственно сами диски, двигатель вращения, блок магнитных головок и привод перемещения головок. Этот блок является герметичным и даже из любопытства не рекомендуется изучать его устройство на работающем винчестере:) В противном случае, вы потеряете не только данные, но и само устройство. Второй блок - блок электроники. Представляет из себя плату с напаянными элементами. На плате расположены микросхемы ОЗУ (рабочая память винчестера), ПЗУ с управляющей программой, DSP (цифровой сигнальный процессор) для обработки сигналов и основной управляющий процессор.

При форматировании в заводских условиях, на диск записывается специальная информация (сервоинформация). Это специальные метки, необходимые для поиска секторов, отслеживания положения головок и стабилизации частоты вращения диска.

Существует два способа адресации секторов. Первый способ - это форма логического адреса блока (LBA, Logical Block Address), или логическая форма, где секторы нумеруются линейно, начиная с 0.

Вторым способом адресации является форма "цилиндр-головка-сектор", (Cylinder-Head-Sector, CHS) или физическая форма, в которой адресация каждого сектора происходит триплетом "цилиндр-головка-сектор".

Чтобы преобразовать адреса из логической формы в физическую, необходимо знать, сколько головок приходится на цилиндр и сколько секторов на дорожке. Если общее число цилиндров также известно, можно определить объем диска. Количество цилиндров, головок на цилиндр, секторов на дорожке и называется дисковой геометрией.

Старым контроллерам и BIOS-ам требовалась адресация секторов в физической форме. Linux же везде использует логические адреса, исключая возможно самый нижний уровень, когда он транслирует их в физическую форму для контроллера. Linux не использует BIOS ни в чем, кроме как определения геометрии диска

Двигатель вращается с постоянной скоростью – rpm. Данные организованы на диске в цилиндрах, дорожках и секторах.

Цилиндры - концентрические дорожки на дисках, расположенные одна над другой. Дорожка затем разделяется на сектора. Диск имеет магнитный слой на каждой своей стороне.

Каждая пара головок одета как бы на "вилку", обхватывающую каждый диск. Эта "вилка" перемещается над поверхностью диска с помощью отдельного серводвигателя.

Современные винты могут иметь 1, 2 или более пластин. Не все их стороны – несущие информацию.

Все жесткие диски имеют резервные сектора, которые используются его схемой управления, если на диске обнаружены дефектные сектора.

HDD имеют скорость вращения от 5400 до 7200 об/м. Чем выше скорость вращения, тем выше скорость обмена данными. Следует только учесть, что при возрастании скорости вращения увеличивается температура корпуса жесткого диска и диски со скоростью 7200 об/мин требуют либо применения корпуса с продуманной для целей отвода тепла конструкцией, либо дополнительного охлаждения внешним вентилятором собственно диска. Вентилятора блока питания для этого недостаточно. Еще более высокооборотные диски со скоростью вращения 10000 об/мин, которые сейчас выпускают все без исключения фирмы-производители, требуют как хорошей вентиляции внутри корпуса, так и "правильного" корпуса, хорошо отводящего тепло. Жесткие диски на 15000 об/мин без принудительного обдува просто не рекомендуется использовать.