4. Sustavi za pohranu podataka

Transcription

1 4. Sustavi za pohranu podataka Magnetski diskovi Zapisivanje na magnetski medij Klasteri i fragmentacija Klasično i zonsko snimanje podataka Logička i fizička geometrija Performanse Sučelje ATA naredbe i standardi, Ultra DMA Datotečni sustavi Magnetski (čvrsti) diskovi Sastavni dijelovi: 1. disk 2. sučelje 3. vodovi koji ih povezuju

2 Zapisivanje na magnetski medij Dugi nizovi nula stvaraju teškoće pri sinhronizaciji i velik broj pogreški. Rješenje je u prekodiranju koje eliminira duge nizove nula: FM: (0,1) RLL (Run Length Limited) Data Encoded Primjer: Data: Encoded: Clock: MFM: (1,3) RLL Data Encoded 0 x "x" inverzija prethodnog bita Primjer: Data: Encoded: x Clock: x Zapisivanje na magnetski medij (2,7) RLL Data (2,7) RLL Primjer: Data: Encoded:

3 Diskovi 1. disk aluminijska ili staklena površina s obje strane presvučena magnetskim materijalom 2. staza (track) radijalno područje male širine na površini diska 3. cilindar (cylinder) skup staza na svima diskovima jednako udaljen od osi 4. sektor dio staze 5. klaster skupina sektora jedna strana jednog od diskova ne koristi se za spremanje korisničkih podataka već za spremanje podataka za kalibraciju glava diska. Klasteri i fragmentacija 1. kod spremanja datoteka na disk, zauzima se broj klastera čija je ukupna veličina jednaka ili veća od datoteke (1 bajt -> 1 klaster na disku, veliki gubitak prostora) 2. ukoliko se datoteka poveća preko veličine jednog klastera zauzima se sljedeći slobodan klaster, ukoliko nije susjedan govorimo o fragmentaciji datoteke. 3. veći klasteri smanjuju mogućnost fragmenatcije, ali povećavaju izgubljeni prostor

4 Klasično i zonsko snimanje 1. klasično snimanje: konstantna kutna brzina rjeđi zapis na rubovima zapis maksimalne gustoće na unutarnjim stazama 2. zonsko snimanje zapis iste gustoće na svim stazama viša linearna brzina na vanjskim trakama viša brzina čitanja / pisanja Logičko i fizička geometrija Parametar Logička geometrija Fizička geometrija Cilindara Glava 16 6 Sektora po stazi Ukupno sektora

5 Performanse Average seek time prosjek vremena potrebnog za pomak s jednog cilindra na drugi slučajno odabrani cilindar, i prosječno iznosi polovicu vremena okretaja diska. Average access time, uključuje osim AST i latenciju (vrijeme potrebno od dostizanja trake do dosizanja sektora), dakle predstavlja prosječno vrijeme potrebno za dostizanje pojedinog sektora. Transfer rate je vjerojatno najvažniji brzinski parametar, a odnosi se na brzinu kojom upravljač diska može slati podatke sustavu. Sučelje IDE - Integrated drive electronics je općeniti naziv za svaki uređaj s integriranim upravljačem diska, a pripadno sučelje je ATA - AT attachment. Standardno IDE sučelje sastoji se od 40 pinova koji su podskup 98 pinova 16-bitne ISA sabirnice. Koriste se samo signali nužni za spajanje disk uređaja (npr. samo jedna interrupt linija), što omogućuje nisku cijenu i jednostavnost.

6 Sučelje - uređaj Vodovi za vezu su flat izvedbe (40 ili 80 vodova) i imaju tri konektora: priključak upravljača na matičnoj ploči, priključak slave uređaja priključak master uređaja Određivanje uloge (master-slave) je moguće na dva načina: Postavljanjem CS (cable select) kratkospojnika, kada ulogu određuje konektor na kabelu Odabirom master/slave kombinacije kratkospojnicima na uređajima ATA naredbe Originalni ATA skup naredbi čini 8 naredbi, ali nije ograničen. Dvije najvažnije naredbe su: Identify Drive: Zahtijeva od uređaja slanje 512 okteta podataka s podacima o njemu, čime je omoućena automatska konfiguracija uređaja u BIOS-u. Read/Write Multiple: Prenos podataka od i prema nekoliko sektora, korištenjem PIO modova prijenosa. ATA IDE kategorije uređaja Non-Intelligent ATA-IDE drives stari uređaji Intelligent ATA-IDE drives standardni i translacijski rad Intelligent zoned recording ATA-IDE drives samo translacijski rad

7 ATA 2 (EIDE) Ova ekstenzija uvodi brze PIO i DMA modove, te drugi IDE kanal za spajanje dva dodatna uređaja. IdentifyDrive naredba vraća i PIO i DMA modove podržane od uređaja. Busmastering DMA: sklop na ATA sučelju preuzima upravljanje sabirnicom, što je koncept koji se i inače koristi kod PCI sabirnice. Block mode PIO znatno umanjuje broj prekida poslanih procesoru kod poziva Read/Write Multiple. Ultra DMA Povećanje brzine prijenosa nije bilo jednostavno zbog kompatibilnosti s prethodnim uređajima i kablovima koji su korišteni za spajanje. Stoga je upotrebljen sličan pristup kao kod pristupa memoriji, prijenos podataka na oba brida taktnog signala, što je omogućilo dvostruku brzinu prijenos podataka. Prve varijante Ultra DMA uvedene su s ATA/ATAPI-4 standardom i omogućavale su 33 MB/s. Mod vrijeme takta (ns) max. brzina (MB/s) Standard Mode ATA/ATAPI-4 Mode ATA/ATAPI-4 Mode ATA/ATAPI-4 Mode ATA/ATAPI-5 Mode ATA/ATAPI-5 Mode ATA/ATAPI-6

8 Ultra DMA Spuštanje takta ispod 100 ns zahtijevalo je prijelaz na 80 žilni kabel, bez izmjene konektora, samo uvođenjem vodiča mase uz svaki signalni vod. Ultra DMA Standard pre-ata ATA-1 ATA-2 ATA-3 IDE Ime ATA, IDE ATA-4, ATA/ATAPI-4 Ultra ATA/33 ATA-5, ATA/ATAPI-5 Ultra ATA/66 ATA-6, ATA/ATAPI-6 Ultra ATA/100 ATA-7, ATA/ATAPI-7 Ultra ATA/133 ATA/ATAPI-8 ATA-8 PIO 0 PIO 0, 1, 2 (3.3, 5.2, 8.3) Single Word DMA 0, 1, 2 (2.1, 4.2, 8.3) Multi-word DMA 0 (4.2) EIDE, Fast ATA, PIO 3, 4: (11.1, 16.6) Fast IDE, Multi-word DMA 1, 2 (13.3, 16.6) Ultra ATA 137 GB EIDE Ultra DMA Ultra DMA 0, 1, 2 (16.7, 25.0, 33.3) aka UDMA/33 Ultra DMA 3, 4 (44.4, 66.7) aka UDMA/66 UDMA 5 (100) aka UDMA/100 UDMA 6 (133) 144 PB aka UDMA/133 SATA/150 Brzina (MB/s) Max. veličina 2.1 GB 22-bitno logičko adresiranje (LBA) 28-bit logical block addressing (LBA) PCMCIA connector S.M.A.R.T. Security, 44 pin connector for 2.5" drives ATAPI, Compact Flash 80-wire cables; Compact Flash connector 48-bit LBA, Automatic Acoustic Management SATA 1.0, Streaming Mogućnosti

9 Datotečni sustav Efiksano iskorištava prostor čvrstog diska Organizira listu datoteka kako bi se omogućio brzi dohvat Omogućuje osnovne operacije nad datotekama: create, delete... Organizira strukturu diska na način da omogući učitavanje operativnog sustava nakon podizanja računala FAT FAT32 NTFS FAT 1. Zapis u imeniku neke datoteke obuhvaća broj prvog klastera koji datoteka zauzima. To je početni pokazivač u FAT-u koji pamti klastere gdje su smještene sve datoteke 2. FAT sadrži informacije koje DOS upotrebljava za pronalaženje preostalih klastera. Za svaki klaster postoji po jedan zapis u FAT-u. Zapis u FAT-u može biti: 1. broj, koji predstavlja pokazivač za klaster 2. nula, koja označava neiskorišteni klaster 3. oznaka za loš sektor 4. oznaka kraja datoteke (End of File-EOF)

10 FAT(16) klastera sektora po klasteru okteta po sektoru * 512 = (>65535), stoga 64 sektora po klasteru 5. 32k * 128 * 512 = 2 GB maksimalna veličina FAT16 diska FAT Vidi do 2 terabajta (TB) diskova, 2. Za diskove od 8 GB klasteri imaju veličinu od samo 4 KB, 3. Nema ograničenja pri organizaciji direktorija 4. Mogućnost promjene veličine FAT tablice i lakše mjenjanje 5. Uštede i do 20% prostora na disku, koji se prije gubio zbog prevelikih klastera. Loš po pitanju sigurnosti, nema rangiranja korisnika i limitiranja pristupa

11 NTFS NTFS, (NT File System) za Windows NT OS 1. Sigurnost sustava; napredna tehnika podešavanja sustava datoteka, 2. Podržava šifriranje datoteka, ograničenja zauzetosti prostora diska, povezivanje diskova i kompresiju podataka, 3. Bilježenje aktivnosti za slučaj ''pada'' sustava, 4. Maksimalni kapacitet od 1024 GB, 5. Imena datoteka duga do 256 znakova, 6. Velike mogućnosti prilagođavanja koju omogućuju optimiziranje performansi diska. Svi objekti, datoteke i direktoriji tretiraju se kao datoteke. Ključni dio je glavna tabela datoteka (Master File Table, MFT). Prvi zapis ili datoteka MFT-a je nazvan $Mft. To je indeks svih datoteka koje se nalaze na toj NTFS particiji.