copyright © 2006 keio university computer architecture lecture 6: lecture 6: basics of i/o and...

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Computer　ArchitectureComputer　ArchitectureLecture　6:　Lecture　6:　Basics　of　I/O　and　Storage　SystemsRodney　Van　MeterRodney　Van　Meter2009/11/102009/11/10rdv@sfc.wide.ad.jprdv@sfc.wide.ad.jphttp://www.sfc.wide.ad.jp/aqua/http://www.sfc.wide.ad.jp/aqua/

Platter,　Spindle,　Arm,　and　Head

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Revised　Class　Schedule

• 第 6 回　 11月 10日 入出力Lecture　6,　November　10:　Basics　of　I/O　and　Storage　Systems

• 11月 17日 休講November　17:　No　class!

• 11月 24日 休講November　24:　No　class!　(ORF!　Please　come.)

• 第 7 回　 12月 1 日 プロセッサー：パイプラインの基本Lecture　7,　December　1:　Processors:　Basics　of　Pipelining

• 第 8 回　 12月 8 日 メモリ：キャッシュLecture　8,　December　8:　Memory:　Caching　and　Memory　Hierarchy

• 第 9 回　 12月 12日（土曜日！） メモリ：仮想記録Lecture　9,　December　12　(Saturday!):　Memory:　Virtual　Memory

• 第 10回　 12月 15日　Lecture　10,　December　15:　Systems:　Shared-Memory　Multiprocessors

• 第 11回　 12月 22日　Lecture　11,　December　15:　Systems:　Distributed-Memory　Multiprocessors　and　Interconnection　Networks

• 第 12回　 1 月 12日　 RAID:　ストレージの並列と安全性Lecture　12,　January　12:　RAID:　Parallelism　and　Protection　in　Storage　Systems

• 第 13回　 1 月 19日　Lecture　13,　January　19:　The　Future　and　the　Past:　Review

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Outline• What's　a　Disk　Drive?

• The　Importance　of　a　Disk　Drive• The　Insides　of　a　Disk　Drive• The　Access　Time　Gap• Disk　Drive　Trends• A　Little　History• The　Basics　of　a　Bus• Homework

What’s　a　Disk　Drive?

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What’s　Important　About　a　Disk　Drive?

• Expensive• Consume　lots　of　power• Performance　bottleneck• Fragile

But　they　hold　your　data　without　power　(they　are　nonvolatile),　for　a　long　time!　　Lots　and　lots　of　data!

Moore’s　Law

Growth　of　Capacity　Over　Two　Decades

Global　Disk　Shipments　(in　TB)

What’s　a　Disk　Drive?

Anatomy　of　a　Hard　Drive

The　Platter(s)

The　Platters:　3　Disks,　6　Arms　&　Heads

Platter,　Spindle,　Arm,　and　Head

Arm,　Slider　&　Read/Write　Head

The　Head　on　the　Slider

Magnetic　Media　&　R/W　Head

Cyclinder,　Head,　Sector　(CHS)

Video:　Arm　Moving

Video courtesy of Jun Takei, Intel

Video:　Arm　Moving　(2)

Video courtesy of Jun Takei, Intel

Growth　of　Capacity　Over　Two　Decades

Transfer　Rate

Access　Time　Gap

A　Little　History:　The　RAMAC

A　Little　History:　The　RAMAC

RAMAC　Delivery!

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Bus

• Shared　bandwidth• Requires　addressing• Transactions• Arbitration:　priority,　fairness• Limitations:　width,　length　(capacitance,　電気容量 )• Types:　memory,　peripheral• Standardization

Buses:　System　Diagram

Buses:　System　Diagram

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Homework

• 1.　Add　a　new　type　of　disk　drive　to　the　table　available　on　my　web　page.

• 2.　For　your　drive,　calculate:– A.　How　long　to　read　entire　disk　sequentially?– B.　How　long　to　read　the　whole　thing　in random order,　512　bytes　at　a　time?

• 3.　Tell　me　who　controls　the　specification　for　each　of　the　following　buses:– A.　Frontside　bus– B.　Memory　bus– C.　PCI– D.　SCSI