informatika i. · informatika i. bmeviiiab08 számítógép architektúrák i/o kezelés...
TRANSCRIPT
INFORMATIKA I.BMEVIIIAB08
Számítógép architektúrákI/O I/O kezeléskezelés--PerifériákPerifériákI/O I/O kezeléskezelés--PerifériákPerifériák
Alkalmazások
Operációs rendszer
Fordító Kernel (FW)
CPU I/O
Memória
Integrált áramkörök
Tranzisztorok
Gépi utasítások (ISA)
� CPU� MEM � I/O
I/O – Kapcsolat a „külvilág” és a CPU, ill. a memória között
A számítógép funkcionális egységei
Periféria HT SCSI/ATA/
illesztı
MEM Számító gép illesztı
VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza 2I/O kezelés-Perifériák
CPU
I/O
illesztı
USART
Periféria
ADAT vezérlés
gép illesztı
illesztı illesztı
Periféria
vezérlés EIA232 BSI
� KI/Be eszközök - CPU kapcsolat• Adathordozók /háttértár, Flash drive, CD, DVD/• Ember - gép kapcsolat
– � Monitor, nyomtató– � Billentyőzet, egér, digitalizáló tábla– Szkenner, kamera, hangkártya
� Adatátvitel gép-gép kapcsolat
Az I/O feladata
� Speciális• Számítógép belsı mőködését befolyásoló egység
Pl.: memória tömbkapcsoló, watchdog, stb.• Külsı eszközök Pl.: Technológiai folyamatok jelei
� A feladatok megvalósításához egyedi eszközök� Perifériák� Szerteágazó heterogén tulajdonságú eszközcsoport� Az illesztés függ a periféria tulajdonságától
3I/O kezelés-PerifériákVIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
� Sebesség• Nagyon lassúOperátori beavatkozás, sec. nagyságú szünetek �Pl.: klaviatúra , max. 5-10 kar/sec
• Közepes Mechanikus perifériákmsec. nagyságrendő szünetekPl.: sornyomtató , max. 1-2 KB/sec
• Gyors �Folyamatos „elektronikus” sebességő adatáramlás Pl.: mágneslemez: 10-300 MB/sec
Perifériák tulajdonságai
mágneslemez: 10-300 MB/sec� Vezérlési lehetıségek
• Aszinkron mőködtethetı,Megállítható pl.:nyomtató• Szinkron Saját ütemében mőködı�Nem megállítható
Pl.: HDD, kamera• Karakteres átvitel Pl.: nyomtató• Blokkos átvitel Pl.: HDD, kamera
4I/O kezelés-PerifériákVIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
Perifériák tulajdonságai
� Vezérlési felületek (interfészek) egységesedése■ ST506, ST412 Seagate Technology■ IDE (Integrated Drive Electronic) �PATA■ ATA (Advanced Technology Attacment) SATA (Serial ATA)
■ SCSI (Small Computer System Interface) SAS (Serial SCSI )
■ USB (Universal Serial Bus) stb.;■ Soros � (EIA 232, EIA 485, CAN, stb.)■ Párhuzamos �(BSI, Centronics, stb.)■ Folyamat � (0-20mA, - 4-20 mA, 0-10V,stb.)
� Az illesztés függ a számítógép I/O kezelési módjától• Utasításkészlet IN, OUT, INS, OUTS, stb.; �
– �I/O címtartomány �
• Memóriareferens utasítások �– �Memóriába ágyazott címtartomány�
I/O kezelés-Perifériák 5VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
A CPU közvetlen irányításával program� Programozott I/O
• Direkt írás, olvasás Feltétel vizsgálata nélkül végzett mőveletPl.: kapcsolóállás beolvasásaKijelzı – LED meghajtó latch írása
• Feltételes írás, olvasás
Eszközszintő I/O kezelés
• Feltételes írás, olvasás – Jelzıbit/-ek/ használata
Pl.:periféria kész, átvitel nyugtázásKézfogásos (kapcsolt jelő,handshake) adatátvitel
6I/O kezelés-PerifériákVIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
Eszközszintő I/O kezelés
• Programozott feltételes I/O kezelés fázisai• Üzemmód felprogramozás /open/ • Adatblokk elıkészítés /méret, memóriacím /• Programrutin indítás
– Folyamatos státuszlekérdezés– Mőveletvégzés (Írás/olvasás)– Adatblokk kezelés /címek, számlálók /– Ciklusellenırzés– Folyamat lezárása, hibakezelés
� Probléma: CPU lefoglalása a folyamat idejére�-Csak egyszerő lassú perifériák kezelésére�-A folyamat közben csak elıre ismert más eseményt lehet kezelni�-Idızítés függı, bonyolult�
� Egyfelhasználós /taszkos/ egyszerő rendszereknél
I/O kezelés-Perifériák 7VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
Eszközszintő I/O kezelés
� Megszakításos I/O kezelés-A folyamat elıkészítése és indítása után a CPU más programot /taszkot/ futtathat-A következı mővelet igényét megszakításkérés jelzi-Kérı/nyugtázó jel
• Megszakításos I/O kezelés fázisai• Üzemmód felprogramozás /open/ • Adatblokk elıkészítés /méret, memóriacím /• Mővelet (írás/olvasás) indítás• Az eredeti program /taszk/ folytatása
-A megszakítás kezelı program végzi az ellenırzést és kezelést-A mőveletet kapcsolt fázisú hardver jelekkel ütemezik
I/O kezelés-Perifériák 8VIIIAB08/Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
Megszakításos I/O kezelés
Elınye:- Csak a szükséges ideig foglalja a CPU-t- Kezelhetık a váratlan események is- Fontossági /prioritási/ sorrend adható meg- Megoldható a többfelhasználós /taszkos/ mőködés
Hátránya:Hátránya:Bonyolultabb többszintő programok kellenek�
I/O kezelés-Perifériák 9VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
� DMA alkalmazásaHardvertámogatás nagytömegő és/vagy nagysebességő adatátvitel kezelésére
Pl.: háttértárolók/
CPU I/O kezelés-tehermentesítése
CPU
Periféria HT/SATA/
DMA
illesztı
DRQ HRQ
DACK
HLDA
� Kezdeti felprogramozás� Adatblokk elıkészítés� Indítás� Folyamat vége, lezárás� Hibakezelés
megszakításkéréssel
10I/O kezelés-Perifériák
I/O
illesztı
Usart
Periféria
ADAT vezérlés
illesztı
illesztı
Periféria
vezérlés EIA232 BSI
illesztı
MEM Átlapolt mőveletek
megszakításkérésselPárhuzamos átlapolt
mőködés����I/O-MEMHardver címszámítás
� Nagyintegráltságú, programozható funkcionális elem használata összetett feladatok megoldására
VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
� Programozói • I/O báziscímek, programozásuk • Regiszterek és címeik � vezérlı, státusz, adat• Regiszterek bitkiosztása � a bitek szerepe,
mőködésük• DMA csatornák paraméterei, memóriacímek,
Eszközkezeléshez szükséges ismeretek
• DMA csatornák paraméterei, memóriacímek, programozás
• Megszakításkérés kiszolgálása, állítása• Adatátviteli protokollok /a mőködés pontos ismerete
szükséges/- Felhasználótól nem elvárható speciális ismeretek�- Csak egyszerő célrendszerekben megoldható�- Jó lenne, ha az OR végezné az eszközkezelést �
11I/O kezelés-PerifériákVIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
• Általánosított eszköz-független be/kiviteli eljárások bevezetése�Operációs rendszer (OR) szolgáltatásaként hívható, általános,
paraméterezhetı eljárások, I/O függvények�Az alkalmazásokhoz az I/O logikailag rendelhetı �elfedve a
konkrét periféria eszköz sajátosságait �Pl.: print (képernyıre, vagy nyomtatóra)
�Az egység-specifikus eszközmeghajtó program /device driver/ az
Logikai perifériakezelés
�Az egység-specifikus eszközmeghajtó program /device driver/ az operációs rendszer része
�Az operációs rendszer Kernel I/O kezelı alrendszere az eszközkezelıvel végzi az eszközhöz kötıdı valamennyi feladatot� Vezérlést, státuszlekérdezést
�Adatátvitelt�Megszakításkezelést, hibakezelést
12I/O kezelés-PerifériákVIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
• Erre a multitaszkos környezet és az I/O védelem miatt is szükség van pl.:ix86 privilegizált I/O utasítás
ALKALMAZÓI FELÜLET
Alkalmazás3 Alkalmazás2 Alkalmazás1
I/O függvény I/O függvény
OR
I/O kezelés-Perifériák 13
Eszközmeghajtó1
I/O függvény
Eszközmeghajtó2
I/O függvény
OR Kernel I/O Alrendszer
Perifériavezérlı HW
Perifériavezérlı HW
VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
• Csatorna processzor � front end mőködésIBM vezette be régi „nagyszámítógépein” a CPU tehermentesítésére
� I/O mőveletek, perifériák autonóm kezelése• Parancs, státusz, adatkezelı utasítások- Adatok összeállítását, szétbontását /pl.:8<>16<>32/ is végzi
- Programját az operációs rendszer állítja össze- A CPU indítja STARTi,dev parancs kiadásával
Intelligens I/O kezelés
- A CPU indítja STARTi,dev parancs kiadásával- i: csatorna száma, dev: I/O száma, a kezelı program a kezdı címét
a memória egy megadott helyérıl (72) olvassa be– Szelektor csatorna
Egy nagysebességő eszköz kiszolgálásáraPl.: mágneses háttértárolók
– Multiplexer csatornaTöbb kisebb sebességő eszköz kiszolgálására
14I/O kezelés-PerifériákVIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
• I/O mőveletekre optimalizált célprocesszor Pl.: i8089
- Több DMA csatornával- Memóriában parancsblokk, paraméterblokk- Mőködtetı program, a címet paraméterként kapja a CPU-tól
Intelligens I/O kezelés I/O processzorral
MEM
I/O
általános CPU sín
Átlapolt mőveletek
15I/O kezelés-Perifériák
CPU
I/O Processzor
DUALPORT Memória
I/O Periféria
I/O Periféria
I/O Periféria
I/O procsszor cím, adat, vezérlı sín
VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
Intelligens I/O kezelés
Intelligens I/O kezelés általános processzorral
CPU
CPU I/O
DUALPORT Memória
MEM
I/O
általános CPU sín
Átlapolt mőveletek
Általános utasítások is használhatók
I/O kezelés-Perifériák 16
I/O
I/O Periféria
I/O Periféria
I/O Periféria
I/O procsszor cím, adat, vezérlı sín
használhatók
Párhuzamos átlapolt mőködés a memória és az I/OPárhuzamos átlapolt mőködés a sínek között
VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
Integrált Intelligens I/O kezelés
I/O kezelés-Perifériák 17VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
• SASI (Shugart Associates System Interface)1980-Elsısorban mágneses háttértárolókhoz fejlesztették ki
-Szabványosítás, általános alkalmazás� SCSI1-SCSI3 Szabvány
• Fizikai (mechanikus, elektromos) és logikai protokoll• A fizikai jeleken (sín) logikai kapcsolat épül fel
SCSI (Small Computer System Interface)
• A fizikai jeleken (sín) logikai kapcsolat épül fel• A kommunikáció az eszközök között
– Parancs– Adat/adat blokk– Státusz/üzenet típusú
-Egységesített általános parancsok-Egységspecifikus parancsok
18I/O kezelés-PerifériákVIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
SCSI /Small Computer System Interface/
• Adatvonal számával megegyezı számú egység /8-16/
- A vezérlık egybeépülhetnek a perifériával /pl.: H. diszk/
- Két egység kommunikál /kezdeményezı/cél /
HOST SZG A
SCSI sín HOST ADAPTER
HOST ADAPTER
DISZK VEZÉRLİ H.DISZK
FLOPPY
SZG. sín Periféria ID15
LUN1
LUN2 ID3
I/O kezelés-Perifériák 19
HOST ADAPTER
HOST SZG B
PR/SZKN VEZÉRLİ
MSZ VEZÉRLİ
Mszalag
DVD/CD
PRINTER
SZKENER
SZG. sín
Periféria
Periféria kábel
ID15
ID14
ID2
ID1
LUN2
VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
SCSI
• Arbitrációs fázis A kezdeményezık versenye a vezérlési jogért
Pl.: ID1-a DB1adatvonallal / ID0 a legalacsonyabb prioritású /
• Szelekciós fázis �Logikai kapcsolat felépítésére- A kezdeményezı céleszközönként 8-32 logikai
egységet /periféria/ címezhet meg /LUN/- A kiválasztott egység a parancs végrehajtás idejére
leválasztási fázist kezdeményezhet- A mőveletek átlapolódhatnak- A mőveletek átlapolódhatnak- A kész állapot után kezdeményezi az újra kiválasztást
• Egy egységre kapcsolódó perifériák közötti adatcsere önmagán belül bonyolítható
• A parancsok pufferelhetık és a gyorsabb mőködés érdekében átrendezhetık
• 8-16 vonalas adatsín
I/O kezelés-Perifériák 20VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
SCSI
• Aszinkron adatátvitel – Kapcsolt jelő protokol
• Szinkron adatátvitel – �Egyszeres ütemezéső– �Dupla ütemezéső
� Aszimmetrikus vonali áramkörök � Szimmetrikus vonali áramkörök (HVD)� Szimmetrikus vonali áramkörök (HVD)� Alacsonyfeszültségő szimmetrikus vonali áramkörök(LVD)� SCSI-1 5MHz 8bit� SCSI-2 10MHz 8/16bit� SCSI-3 80MHz16bit• …
I/O kezelés-Perifériák 21VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
Az SCSI változatok (parallell) fontosabb jellemzıi Dr. GÁL Tibor Interfésztechnikák 7.1. táblázat 218.old
Kábelhossz [m] Név Busz bitszám
Busz sebesség
[MHz]
ST/DT üzemmód
Sáv- szélesség
[MB/s] Aszim-
metrikus HVD LVD
SCSI-1 aszinkron
8 5 - 4 6 25 -
SCSI-1 szinkron
8 5 ST 5 6 25 -
SCSI-2 wide
16 5 ST 10 6 25 -
SCSI-2 fast
8 10 ST 10 3 25 -
I/O kezelés-Perifériák 22
SCSI-2 fast/wide
16 10 ST 20 3 25 -
Ultra
SCSI
8 20 ST 20 3/1,5* 25 -
Ultra2 SCSI
8 40 ST 40 - - 12
Wide Ultra2
16 40 ST 80 - - 12
Ultra 160 16 40 DT 160 - - 12
Ultra 320 16 80 DT 320 - - 12 Ultra 640 16 160 DT 640 - - 10
VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
• Ferromágneses anyagokban mágneses tér nélkül isfennmarad a mágnesezettség
Perifériák, Mágneses háttértárolók
/M/
-Az atomok mágnesesmomentumai rendezettek
-H /mágneses térerı/-B /mágneses indukció/
23I/O kezelés-Perifériák
-B /mágneses indukció/ Arányos a mágnesezettséggel/M/
-Elemi mérető mágnesek külsı térhatására beállnak annak irányába
-Kemény mágneses anyagnál ez abeállás megmarad
VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
ÍRÁS /információrögzítés/
Lemez
Tekercs
Íróáram
mozgás
mágneses réteg
Ferro-mágneses győrő
Légrés Szórt erı vonalak
Lemez
Tekercs
Íróáram
mozgás
mágneses réteg
� Hordozó - Merev lemez � Hard disc
- Hajlékony� Pl.: floppy,mágnesszalag
24I/O kezelés-Perifériák
mozgás
mágneses réteg mágnesezettsége
Hordozó lemez
VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
Olvasás /a rögzített információ visszanyerése/
Lemez
Tekercs
Ur Olvasó
mozgás
mágneses réteg
Író
Lemez
Tekercs
Ur Olvasó
mozgás
mágneses réteg
Író
+ Írás
25I/O kezelés-Perifériák
Mágnesezettség íránya
t Ur
Iw +
-
Írás
Olvasás
Fluxus változás
VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
Mágneses háttértárolók
� Adattárolási kapacitás■Bitsőrőség
- Fluxus változás [fci] -Frekvencia �írási � olvasási-Sebesség � fordultszám/átmérı
� „Bitcella”
�A tekercsben Mágnesezettség
I/O kezelés-Perifériák 26
�A tekercsben indukált feszültségamplitúdója függ a mozgás sebességétıl is ����
■ Maximális frekvencia�Csúcseltolódás����
�Írás-prekompenzáció
t
Ur
M +
-
Mágnesezettség
Olvasás
csúcseltolódás
VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
� Ellenállás változás mágneses tér hatására A mágneses tér irányával megegyezı áramirány esetén nı, 90 fokkal eltérı irány
esetén csökken az ellenállás/∆R<5%/
Magneto rezisztív olvasó fej
� Gigant MR /GMR/hatás /1987/
-Két ferromágneses rétegközött egy vékony /nm/nem mágneses réteg
27I/O kezelés-Perifériák
nem mágneses réteg- Fe/Cr/Fe, NiFe/Cu/NiFe
-2007 Fizikai Nobel díj -CIP /Current in plane/ fej
� Kis méret /tömeg/� Sebességtıl független
jel amplitúdó
VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
Magnetorezisztív olvasó fej
� Spintronika -Az elektronok saját mágneses momentummal (s) is
rendelkeznek-Ezek külsı térben a térrel egyirányúak, vagy
ellentétesek � Spin szelep �CIP /Current in plane/ fej alapja
-CPP /current prependicular to plane/ fejet is használnak kisebb- Kobalt/réz/NiFe rétegek-Állandó mágnes /kobalt/-Nem mágneses anyag /réz/
-Lágy mágneses anyag /NiFe /permalloy/ - Ez /permalloy/ könnyen mágnesezhetı
a lemez mágneses terével- Ha egy irányba áll a két mágneses réteg kis R-Ha ellentétesbe nagy R
I/O kezelés-Perifériák 28VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
Függıleges /prependicular/ mágnesezés
29I/O kezelés-Perifériák
SALSoft adjacent layer
VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
- A bitsoros digitális információt olyan jelsorozattá alakítja, amelybıl a fizikai jellé, - jelváltozássá /mágnesezettség/ - konvertálás után a rögzített információ egyértelmően visszaállítható
• A bináris értéket fluxus változássá kell alakítani-Fejek, mechanikai tulajdonságok, méretek
-Mágnesszalag, 7-9 fej /sáv/ párhuzamosan-Mágnesdob fix fejek �Sávonként
Adatkódolás
-Fixfejes diszk /kizárólag speciális alkalmazásra/• -Mozgófejes diszk bitsoros rögzítés • Ön-órajelezés megoldása �adott max. idın belül legyen fluxus változás
A „fluxus változás okozta impulzusokból az adatotegyértelmően, hibamentesen kell visszaállítani, azesetleges pontatlanságok�fordulat, frekvencia mellett is
30I/O kezelés-PerifériákVIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
Adatkódolás
Adat
1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0
NRZ
NRZI
PE
FM
NRZ Non Return ZeroNRZI Non return Zero Inverz /létezik ettıl eltérı is, mi ezt használjuk!!/
PE Phase EncodingFM Frequency ModulationMFM Modified FM
I/O kezelés-Perifériák 31
MFM
VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
Adatkódolás
GCR Group Coded Recording RLL Run Lenght Limited pl. RLL 0,2, �RLL2,7
RLL0,2 RLL2,7
ADAT KÓD ADAT KÓD ADAT KÓD
0000 11001 1000 11010 11 1000
0001 11011 1001 01001 10 0100
0010 10010 1010 01010 000 000100
0011 10011 1011 01011 010 100100
RLL0,2: az egymás után következı 0-ák minimális, illetve maximális száma (két 1-es között)
kódolás után /0, 2/
Adat: 1111 0000 1010 RLL0,2: 01111 11001 01010
I/O kezelés-Perifériák 32
0100 11101 1100 11110 011 001000
0101 10101 1101 01101 0011 00001000
0110 10110 1110 01110 0010 00100100
0111 10111 1111 01111
RLL0,2: 01111 11001 01010
RLL2,7:11 11 000 010 10 1000 1000 000100 100100 0100
RLL2,7 ����50% kisebb a fluxusváltozás maximális frekvenciája azMFM kódoláshoz képest
50%-al nagyobb frekvencián, azonos fluxusváltozási frekvenciamellett, 50%-al több adat
VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
Adatkódolás Adat
1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0
NRZ
NRZI
PE
FM
MFM
Adat 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0
I/O kezelés-Perifériák 33
Adat
1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0
GCR NRZI
0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0
Adat
1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0
RLL2.7
NRZI
1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0
VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
• Információszervezés Floppy lemezen
Információ tárolás szervezése
Indexlyuk
Hordozó/borító
Forgásirány
1.szektor
Író olvasó fej
Szektor Írás védelem
34I/O kezelés-Perifériák
Pozícionáló mechanizmus O. track érzékelı
n. track
0. track
Hajlékony hordozó lemez a borítóban
Forgató tárcsa helye
VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
Információ tárolás szervezése
� Track /koncentrikus körökön egy-egy infomációs sáv/� Cilinder /a két oldal azonos számú track-je/� Szektor �A sáv egy körcikke
- Legkisebb írható/olvasható adatmennyiség- Minden tracken ugyanannyi
-HDD-nél újabban ez változhat �-Szektor mérete kicsi�nagy?-Mőködéshez kapcsolódó járulékos jelrögzítés hatása
méretre� Hard szektorszervezés
Minden szektor kezdetét mechanikai módon /lyuk/ jelzi� Szoft szektorszervezés
Az elsı szektort mechanikusan is jelzi, a többit alemezre mágnesesen rögzített kiegészítı információoldja meg
I/O kezelés-Perifériák 35VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
Információ tárolás szervezése
Merevlemezes tároló
cilinder
track
Légpárnán repülı /úszó/ fejek
Fej egység Hard disc
lemezek
I/O kezelés-Perifériák 36
-Nagy fordulatszám 3000-15000-Hermetikusan zárt-Légpárnán „úszó” fejek
-200x –ben nm –es távolság-Hermetikusan zárt egység-Mechanikus és elektronikus trükkök százai
VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
Merevlemezes tároló
Parkoló Fejek
Merev hordozó lemezek
Forgató motor
I/O kezelés-Perifériák 37
Fejmozgató szervo
Fejmozgás pályája
VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
Író/olvasó Fejek fejlıdése Hitachi HDD technology 2003
I/O kezelés-Perifériák 38VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
Író/olvasó Fejek fejlıdése Hitachi HDD technology 2003
I/O kezelés-Perifériák 39VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
Információ tárolás szervezése
Floppy 31/2 Hard 51/4 Hard 31/2 Hard 31/2 Fordulatszám [f/p] 300/600 3600 3600 7200
Átlagos elfordulási idı 1/2 fordulat [ms]
100/50 8,3 8,3 4,2
Átl. lépésidı /seek, [ms]/ 100 20-40 4-5 2-3 Átvitel MFM [Mbit/s] 250/500k 5M-10M 1000 1500 Fluxusváltozás [fci] 9600 9-15000 1-5x106 15x106
Track [tpi] 135 250-1200 105 106 Tip. form. kapac. 0,72/1,44M 10-400M 400GB 2000GB
• Megoldandó feladatok• Az önórajelezı tulajdonságú kódolás szerinti írással
rögzített fluxusváltozás okozta impulzusokból az adat-bitminta hibamentes visszaállítása�adat szeparátor
• A fentieket támogató kiegészítı információt kellrögzíteni a lemezen
I/O kezelés-Perifériák 40
Tip. form. kapac. 0,72/1,44M 10-400M 400GB 2000GB Track szám 80 600-10000
VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
Megoldandó feladatok:
• Szinkronozódás Pl.: ford. szám ingadozás, frekvencia változás kiküszöbölésére
• Az órajel /C/ és adatbit /D/ „folyamból” az adatbitekkiválasztása
MFM
0 0 0 1 1 D D C C
I/O kezelés-Perifériák 41
HD51/4 2µµµµs Floppy31/2”
200ns
1985-90-es adatok
�Byte elejének a megtalálása�Szektor információk rögzítése
- Szünetek /gap/ az információs mezık közé- Szinkronizációs mezık- Speciális jelzések /mark/- Hibaellenırzés
VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
Szoft szektor formátum /IBM SYSTEM 34, MFM/
GAP1 GAP2 ID1 GAP3 Data1 GAP4 ID2 GAP3 Data2
Index adress mark
3 C2*/+FCh/
ID AM
TR N
SD N
IDM FEh
3 A1+h
3 A1+h
Track szám
Oldal szám
Szektor szám
Szektor hossz Hibaellenörzı
kód
S N
CRC1 S L
CRC2
*Órajel hiány 4-5 bit özött +Órajel hiány 3-4 bit között
Kódolási anomália
Index jel
42I/O kezelés-Perifériák
N byte adat
AM N N
GAP 3
3 byte A1+h
ID
N L
GAP 4
DATA
CRC1
Data Adress (FBh) Mark Delete Data Adress Mark
1 byte
42 byte 4Eh
3 byte A1h+
22 byte 4Eh 12 byte 00h
Írás tiltás Írás engedélyezés
CRC2
12 byte 00
SL byte DATA FB
Szinkronozó mezı
VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
- A feldolgozáshoz szükséges idı miatt a szektorazonosítók felírásakor /fizikai formázás/ nem a fizikai sorrendben írják fel azokat.
Szektor interleave
1
6
8
3
� 3:1 interleave /minden harmadik/
írják fel azokat. - A fenti esetbenpl.: az 1. és 2. szektor írása/olvasása között két szektornyi elforduláshoz szükséges idı marad a feldolgozásra
43I/O kezelés-Perifériák
1
4
7 2
5
8
VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
Szoft szektor szervezés
� Merev lemeznél• CHS /Cilinder Head Sector/• ZCHS �Újabban zónánként eltérı szektorszám
�jobb lemezkihasználás�• LBN logikai blokkcímzés �• Processzor a meghajtókba
Az interfész és a mágneses írás/olvasás,belsı szervezés szétválása�
• Meghajtó szintő interfész-Alapvetıen a fizikai szintre épül -Meghajtó kiválasztás -Fejkiválasztás-Track elérés -Szektor írás/olvasás
I/O kezelés-Perifériák 44VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza
Meghajtó szintő interfész
• Merev lemezes meghajtópl.:ST506, ST412
-Fejkiválasztás-Vezérlı jelek
�Nyitott kollektoros felfőzött interfész-Adat jelek
�Egyedi szimmetrikus adat adó/vevı áramkörtök
• Nagyintegráltságú vezérlı parancsok• Nagyintegráltságú vezérlı parancsokPl.: seek n.trackStep in, step outRead/write n.track m.szektorFormat track
• Intelligens vezérlıkVezérlı beépítése a meghajtóba ,
pl.: PC sín interfész �ATA 133MB/s, SATA 1,5-6Gb/S, �SCSI 320MB/s interfész
I/O kezelés-Perifériák 45VIIIAB08 /Számítógép Architektúrák © Dr. Móczár Géza