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.
|
|
Отображение секторов В контроллере жёсткого диска может осуществляться операция «отображения секторов», которая заключается в трансляции логического адреса (LBA или L-CHS) в физический адрес (P-CHS). Отображение секторов в контроллерах ЖД возникло до появления необходимости преодоления физических ограничений BIOS. Первые НЖД имели 17 секторов/дорожку (MFM). С появлением RLL-накопителей, имеющих 26 секторов/дорожку, программы с ними не работали. Выход из положения состоял во введении в контроллер отображения секторов, в результате НЖД в части адресации для DOS и BIOS выглядел как стандартный диск. Недостаток состоял в том, что DOS и BIOS и другие программы не знают параметров реального накопителя. Для большинства программ этого и не нужно, но для программ изменяющих чередование секторов необходимо знать точные параметры. Иногда отображение секторов (Sector Mapping) вводят по другим причинам.
В современных накопителях SCSI - IDE/ATA увеличивается надёжность. В таких накопителях имеются запасные дорожки и могут быть запасные секторы на каждой дорожке. В каждом секторе имеется дополнительный указатель. Если данный сектор хороший, указатель не используется, если имеет дефект, то указатель показывает, где найти заменяющий сектор. Иногда «ремонт» секторов (замена плохих на хорошие) осуществляется в процессе производства при первом тестировании (IDE/ATA). В SCSI может производиться «горячий ремонт», когда контроллер обнаруживает плохой сектор.
В накопителях с зонной организацией применяется преобразование секторов. Так как в этом случае количество секторов на дорожке не постоянно, то это требует, чтобы контроллер «обманывал» DOS, потому что всё в DOS рассчитано на постоянное количество секторов на дорожке.
Накопитель можно представить как счётчик с переменным модулем счёта (рис. 6.5). При переходе от разряда к разряду необходимо компенсировать запаздывание, возникающее при переключении головок записи-чтения при переходе от одной поверхности к другой, при переходе от одной дорожки к другой и т. д.  Рис. 6.5. Представление накопителя в виде счётчика Величина чередования определяется коэффициентом чередования, представленным в виде двух чисел, разделенных двоеточием. Если, например, коэффициент равен 3:1, то после назначения первому сектору на дорожке адреса 1 два следующих сектора пропускаются, а четвертому сектору на дорожке назначается адрес 2. После этого вновь пропускаются два сектора, а седьмому сектору назначается адрес 3. Этот процесс продолжается до назначения адресов всем секторам (пока такой способ нумерации кажется надуманным и искусственным, но далее показано, что он имеет большое практическое значение). Пример разных коэффициентов чередования приведён на рис. 6.6. С одной стороны чередование хорошо. Не уменьшая скорости вращения диска, мы можем считывать/записывать данные. С другой стороны - плохо. Искусственно замедляем скорость считывания с диска. Лучше оставить чередование 1:1, но для этого в накопители встраивается буфер дорожки.  Рис. 6.6. Примеры разных коэффициентов чередования Контрольные вопросы
Сейчас наиболее популярным интерфейсом жестких дисков для ПК является так называемая интегрированная электроника накопителя (Integrated Drive Electronics-IDE). Этот интерфейс популяризировала фирма Conner Peripherals; здесь RLL-или MFM-контроллер находится в самом накопителе, что позволяет исключить плату контроллера. Для подключения накопителя IDE к компьютеру не требуется разъем шины, что больше всего привлекает в этом интерфейсе. Подключение осуществляется через специальный разъем на материнской плате, служащий мини-разъемом, к которому подведены только нужные сигналы для интерфейса IDE.
Как уже отмечалось, IDE (Integrated Drive Electronics) представляет собой обобщающий термин, применимый практически к каждому дисководу со встроенным контроллером. В настоящий момент интерфейс IDE получил официальное название АТА (AT Attachment), принятое в качестве стандарта ANSI. Поскольку в накопителе IDE контроллер встроенный, его можно подключать непосредственно к разъему на плате адаптера или на системной плате. Объединяя контроллер (в том числе и входящий в его состав шифратор/дешифратор) с жестким диском, удается существенно повысить надежность воспроизведения данных. Происходит это потому, что кодирование данных и их преобразование из цифровой формы в аналоговую (и наоборот) осуществляется непосредственно в жестком диске при меньшем уровне внешних помех. В результате аналоговые сигналы, временные параметры которых весьма критичны, не передаются по плоским кабелям, где они могли бы “набрать” помех; кроме того, при передаче сигналов по кабелям могут возникнуть непредсказуемые задержки их распространения. В конечном счете, совмещение контроллера и жесткого диска в едином блоке позволило повысить тактовую частоту шифратора/дешифратора, плотность размещения данных на носителе и общее быстродействие системы. В настоящее время из всех разновидностей интерфейса IDE используются только версии ATA. Уже появились более быстрые и мощные версии интерфейсов ATA и SATA, в частности, улучшенные варианты ATA получили название ATA-2 и далее. Иногда эти версии называют также EIDE (Enhanced IDE), Fast-ATA, Ultra-ATA или Ultra-DMA. Несмотря на все возможности последней версии ATA-7, в целом интерфейс SATA демонстрирует большую производительность и функциональность. За время существования персональных компьютеров было разработано несколько интерфейсов. В табл. 7.1 приведены типы интерфейсов и период их использования. Таблица 7.1
ST 506 - это название для 5MB жесткого диска размером 5.25” и для интерфейса под этот диск (рис.7.1). ST 412- это название для 10MB винчестера и для его интерфейса. Для первых винчестеров ST 506/412 применялся метод модифицированной частотной модуляции (MFM). Он позволял записывать 17 стандартных 512-байтных секторов на одну дорожку. Максимальная скорость передачи при этом составляла около 5 MBit/s.
В этом интерфейсе сепаратор данных перенесен с контроллера на винчестер (рис.7.1), что дало два важных преимущества:
Только ST 506/412 и ESDI можно считать настоящими интерфейсами между контроллером и диском - интерфейсами приборного уровня. ATA (и SCSI) - это интерфейсы системного уровня, в которых контроллер одного из первых двух типов выполнен в виде микросхемы (или комплекта микросхем) и встроен в диск (рис.7.1). Например, в большинстве дисков SCSI, ATA и SATA установлено устройство, собранное по той же схеме, что и автономный контроллер ESDI. В интерфейсе SCSI между контроллером и системной шиной вводится еще один уровень организации данных и управления, а интерфейс ATA/SATA взаимодействует непосредственно с системной шиной. Несмотря на эти отличия, платы SCSI, ATA или Serial ATA именуются не платами контроллера, а адаптерами хост-интерфейса, так как реальные контроллеры встраиваются непосредственно в накопители на жестких дисках. Практически все современные накопители подключаются к ПК с помощью интерфейсов ATA, SATA или SCSI.  Рис. 7.1 Составные узлы НЖМД для различных интерфейсов
Стандарты ATA позволили избавиться от несовместимости и различных проблем между дисководами IDE и шинами ISA/PCI. Спецификации ATA определяют сигналы выводов 40-контактного разъема, их функции и синхронизацию, стандарты кабеля и т.п. (табл. 7.2). Таблица 7.2
В качестве стандарта принят только интерфейс ATA/IDE. Стандартная шина АТА представляет собой 16-разрядный параллельный интерфейс, т.е. по интерфейсному кабелю одновременно передается 16 бит данных (разрядов). Новый интерфейс, получивший название SATA, был официально представлен в конце 2000 года и начиная с 2003 года появился в готовых системах. Интерфейс SATA обеспечивает единовременную передачу по кабелю только одного бита данных, что позволяет уменьшить геометрические размеры используемого кабеля и обеспечить более высокую эффективность его работы, которая достигается за счет повышения циклической частоты передачи информации. Интерфейс SATA имеет полностью обновленную физическую архитектуру, обеспечивая при этом программную совместимость с параллельным АТА. Основным преимуществом накопителей АТА по сравнению со старыми интерфейсами, созданными на основе отдельных контроллеров, а также, более современными хост-интерфейсами шины данных, к которым относятся SCSI и IEEE-1394 (iLink или FireWire), является их низкая стоимость. Тем не менее модели высшего класса по своим рабочим характеристикам ничем не уступают накопителям других типов, представленным на рынке однопользовательских однозадачных операционных систем. В табл. 7.3 приведены сведения о существующих стандартах ATA. Таблица 7.3
ATA-4 (Ultra-ATA/33)_1998г.; ATA-5 (Ultra-ATA/66)_1999г; ATA-6 (Ultra-ATA/100)_2000.г., ATA-7 (Ultra-ATA/133)_2001г. Формальный стандарт АТА принят компьютерной индустрией. Стандарт опирается на 40-контактный разъем особой конструкции, сигналы на который берутся со стандартной (ISA) шины ввода-вывода. Большинство IDE-дисков форматируется на 34 и более секторов и имеет чередование 1:1. В IDE-дисках предусмотрен режим программной трансляции, который позволяет преобразовывать геометрию цилиндров, головок и секторов (P-CHS) реального дисковода в геометрию дисковода-модели (L-CHS), представленного в компьютере. Накопители IDE/ATA могут подстроиться под любые параметры накопителя-модели, при их установке при условии одинаковой ёмкости.
При установке IDE/ATA (рис.7.2) можно выбрать любой тип накопителя, если его ёмкость не больше ёмкости IDE/ATA. Номер его модели вводится в КМОП-ЗУПВ конфигурации. При последующей загрузке ПК программа запуска помещает в элементы 41h (и 46h при наличие двух устройств) таблицы векторов прерываний указатели на таблицы HDPT для выбранных типов накопителей.  Рис. 7.2. Подключение IDE-устройств к шине AT BUS Когда накопитель IDE/ATA начинает работать, он проверяет эти указатели и обращается к соответствующей HDPT. После этого он настраивает отображение секторов (или преобразование секторов) так, чтобы выглядеть накопителем того типа, который вы ввели. Можно не знать истинных параметров установленного накопителя IDE/ATA. Всё что нужно знать - это максимальную ёмкость.
Многие жесткие диски, в которых электроника контроллера встроена в накопитель, в общем, являются разновидностями IDE-накопителя, но их называют иначе благодаря другим существенным отличиям. Во всех накопителях SCSI встроенная электроника, но называются они SCSI. На нижнем уровне накопитель IDE работает аналогично SCSI. Его интерфейс создает единый линейный набор блоков, адресуемых их логическими адресами, а электроника преобразует этот набор в трехмерную адресацию, которую ожидает компьютер. Регистры контроллера IDE приведены в табл.7.4. Таблица 7.4 
Одно из преимуществ интерфейса ATA/IDE - расширенная система команд (табл. 7.5). Этот интерфейс разрабатывался на базе использовавшегося в первых компьютерах IBM AT контроллера WD1003, поэтому все без исключения накопители ATA/IDE должны быть совместимы с системой из восьми команд упомянутого контроллера. Этим, в частности, и объясняется простота установки IDE-накопителей в компьютеры. Во всех PC-совместимых компьютерах поддержка контроллера WD1003, а, следовательно, и интерфейса ATA/IDE, встроена в системную BIOS. Таблица 7.5  Помимо набора команд контроллера WD1003, в стандарте ATA предусмотрено множество других команд, позволяющих повысить быстродействие и улучшить параметры жестких дисков. Эти команды считаются необязательной частью интерфейса ATA, но некоторые из них используются почти во всех современных жестких дисках и в значительной степени определяют их возможности в целом. Наиболее важной из них является команда идентификации жесткого диска. По этой команде из жесткого диска в систему передается блок данных размером 512 байт с подробными сведениями об устройстве. Это позволяет любой программе (в том числе и системной BIOS) определить тип подключенного жесткого диска, кампанию изготовителя, номер модели, рабочие параметры и даже заводской номер изделия. Во многих современных версиях BIOS эта информация запрашивается автоматически, и после ее получения параметры жесткого диска заносятся в CMOS-память. Это избавляет пользователя от необходимости вводить их вручную при конфигурировании системы. Данные, полученные при выполнении команды идентификации жесткого диска, включают ряд сведений, относящихся к данному дисководу: - количество адресов логических блоков, доступных при использовании режима LBA; - количество физических цилиндров, головок и секторов, доступных в режиме P_CHS; - количество логических цилиндров, головок и секторов в текущей трансляции режима L_CHS; - поддерживаемые режимы и скорости передачи; - название компании изготовителя и номер модели; - версия внутренней прошивки; - серийный номер; - тип или размер буфера, определяющий буферизацию сектора или возможности кэширования. Еще две очень важные команды - Read Multiple и Write Multiple. Они позволяют осуществлять так называемый многосекторный обмен данными (т.е. обмен порциями, равными нескольким секторам). В сочетании с возможностью реализации пакетного режима программного ввода-вывода (Programmed I/O - PIO) это позволяет многократно увеличить общую производительность жесткого диска (по сравнению с работой в односекторном режиме). Помимо указанных, существует множество других дополнительных команд, в том числе специфических, определяемых производителями конкретных моделей жестких дисков. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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... |