13AMT Pevné a pružné disky

13AMTPevn a prun diskyLecture 7

Ing. Martin Molhanec, CSc.

Pevn a prun diskyPrincip: magnetick zznam Ureno pro trval uchovvn datHromadn pam Levn a rychl zznamov mediumJe levnj neli polovodiov pamtiJe rychlej neli magnetick psky

Pevn disk - principhlavastranaplotnastopacylinder

Adresace na prunm diskuStrana 2Strana 1StopaSektor

Adresace na prunm diskuVelikost sektoru: BPS (Bytes Per Sector) Poet sektor na stopu: SPT (Sectors Per Track) Poet stop na stranu: TPS (Tracks Per Side)KAPACITA: BPS*SPT*TPS*(2 nebo 1)Linern adresa sektoru: sektor+(stopa-1)*SPT+strana*TPS*SPT

Adresace na pevnm diskuHlavaSpe neli hlava by mlo bt plotna.CylindrSektorStopa

Adresace na pevnm diskuVelikost sektoru: BPS (Bytes Per Sector) Poet sektor na stopu: SPT (Sectors Per Track)KAPACITA: BPS*SPT*HEADS*CYLINDERSLinern adresa sektoru: sektor+SPT*(hlava-1)+SPT*HEADS*(cylindr-1)

Pevn disk

Pevn diskAdresace: CHS cylindr, hlava, sektor (cylinder, head, sector) Kapacita = C x H x S x BPS (byte per sector) Rychlost penosu (Disc Transfer Rate) zvis na:ka a rychlost propojovac sbrniceVelikost pamti cache na diskuRychlost otek Doba pstupu = doba vystaven + doba ekn rotanDoba vystaven = najet na cylindr (krokov motor, elmag. cvka)Doba ekn rotan = najet na sektor (rychlost oten disku)

Pevn diskKdovn MFM, RLL (2x vt kapacita)Dvod pro kdovn je ten, aby za sebou nebyly jen sam 0 nebo 1

ECC error correction code, je soust sektoruUmouje kontrolu chyb pi ten Parkovn disku u dnench disk automatickZabrauje pokozen plotny a hlaviky pi manipulaci Prekompenzace star disky, zmna fze signlu u stedu disku, kde je hust zznam

Interleave(prokldn sektor)1765432813852746Bez prokldnS prokldnmSystm nesta st sektory, tak jak jsou za sebou. Mezi tenm 1 a 2 sektoru ztrat systm celou otoku !Systm sta st sektory, tak jak jsou za sebou. Mezi ten 1 a 2 sektoru ztrat pouze 2 sektory!

Skew(posunut stop)5321876453218764Pesun systmu ze stopy na stopu trv uritou dobu (doba najet), proto ikdy interleave=0, nestihne se potek na dal stop.Bez prokldn

Skew(posunut stop)5321876431876542Pesun systmu ze stopy na stopu trv uritou dobu, proto jsou sektory mezi dvma stopami posunuty!S prokldnm

Pevn diskTeplotn kalibrace modern disky maj autokalibraciP zahvn se plotny roztahuj ZBR Zne Bit Recordingrozdln poet sektor na vnitnch a vnjch stopch Cache vyrovnvac pam na diskuzlepuje vkonnost disku MTBF stedn doba mezi chybami S.M.A.R.T. autodiagnostika disku bhem jeho chodu Hlunost dleit u multimedi

Rzn rozhranHDCSDISKST506Bus: ISA VESA PCIHDC hard disk controller, S separtor

Rzn rozhranHDCHDCSSDISKDISKST506ESDIBus: ISA VESA PCIHDC hard disk controller, S separtor

Rzn rozhranHDCHDCBSSDISKDISKSDISKHDCCST506ESDIIDE (EIDE)Bus: ISA VESA PCIHDC hard disk controller, S separtor B budi, C cache

Rzn rozhranHDCHDCBHASSDISKDISKSDISKHDCCSDISKHDCCST506ESDIIDE (EIDE)SCSIBus: ISA VESA PCIHDC hard disk controller, S separtor B budi, C cache, HA host adapter

ST506Toto rozhran vzniklo na zklad pipojen disku ST506 (SHUGART, pozdji SEAGATE) pomoc adie (WD1003) u prvn pota IBM PC fy IBM. Ostatn firmy toto pipojen napodobovaly.XT potae nemly pro pipojen disk dnou podporu, proto na kadm adii bylo rozen BIOSu ve kterm byla softwarov podpora pro ovldn disku. Parametry disku se nastavovaly pepnai na adii.AT potae mly pro tento typ disku standardn SW podporu v BIOSu. Parametry se nastavovaly v BIOSu a uchovvaly se v pamti CMOS. V adii ji nebyla nutn SW podpora.Pipojen dvma kabely, a dva disky.Rychlost penosu cca 0.5 a 1 MB/sKdovnMFM disky men kapacita, levnjRLL disky vt kapacita, kvalitnj

ESDI Enhanced Small Device Interface

Firma MAXTOR Vylepen ST506, separtor se pesunul na disk, tm bylo mon prodlouit kabely a zvit rychlost penosu a na 3 MB/s Disk uml poslat svoji konfiguraci adii Toto rozhran bylo bohuel na svoji dobu pli drah a neusplo!

IDE Integrated Device Electronics

V roce 1986 firma Western Digital (COMPAQ)Jako ATA (AT attachment) v roce 1990, standard ANSI 1994adi i separtor jsou umstny na disku, to bylo umonno tm, e samotn adi byl levn a vkonn.Na sbrnici se pipojuje pouze karta s budii (IDE adapter) nesprvn nazvan adi! (Ale ten je na disku).Na disku je tak brzy integrovna i cache pro zven vkonnosti.Pipojen je stle kompatibiln s rozhranm ST506.Nejedn se o sbrnici ! Jde vlastn o vytaen port!

IDE pozdji ATAJe mon pipojit dva disky na jeden kanl, jako master a slave. Pipojen je jednm kabelem (40 pin) se temi konektory.Rychlost 8 MB/s, reimy PIO 0 a 2, DMA 0 a 2Velikost disku 504 MB maximln, tzv. prvn limit.IDE adaptr pro XT se nazval XTA (XT attachment)Pro zven vkonu se pozdji IDE adaptry dlaly pro sbrnici VESA, vjimen pro sbrnici PCI.Na IDE adi se obvykle umisovalo rozhran sriov a paraleln.

EIDE, Fast ATA, ATA-2Jedn se rozen standardu ATA v roce 1994EIDE navrhla firma Western DigitalFast ATA navrhla firma SeagateOb rozen se pekrvala a byla ANSI standardizovna jako ATA-2 v roce 1996Kapacita disk >504 MB (LARGE, LBA)2 kanly 4 diskyPIO 0 a 4, DMA 0 a 2, maximln rychlost a 16.6 MB/sMultiword penos, identifikace disku, block modeZptn kompatibiln s ATA (IDE)IDE adapter ji nen samostatn deska do PC, ale je integrovn pmo na MB a stv se soust ipsetu.Nen to ji pouze budi, ale sloitj obvod, kter zajiuje sloitj komunikaci s diskem. Msto o prodlouen portu lze ji mluvit spe o sbrnici. Pipojen je v rovni sbrnice PCI.

ATAPIATAPI = ATA Packet InterfaceJedn se zpsob pipojen CDROM prostednictvm rozhran ATA-2 (EIDE).HW je pipojen pochopiteln toton.PO strnce SW se komunikace odehrv ale jinak. S CDROM se komunikuje pomoc pkaz, kter jsou podobn pkazm u disk s rozhranm SCSI tzv. ASPI.Ped vznikem ATAPI se CDROM pipojovaly:Pes SCSI rozhran (profesionln pouit CDROM)Pes proprietrn rozhran vrobc zvukovch karet (asi 3 hlavn rozhran)

Vvoj ATAATA-1(1990) 19942 HDDPIO 0,1,2DMA 0,1,2multiword DMA 0ATA-2(1994) 1996PIO 0,1,2,3,4DMA 0,1,2Multiword DMA 0,1,2Block transferLBA addressingLep Identify pkazATA 3 1997definice 40 ilov kabeluSMARTOchrana device heslem

Vvoj ATAATAPIv polovin 90letAT Attachment Packet InterfaceUmouje pipojen CDROM pes ATA rozhran, podobn jako SCSIPvodn samostatn standard, pozdji se stal soust ATA standarduATA/ATAPI 41998UltraDMA 0,1,2 (16,25,33MB/s), penos pi vzestupn a sestupn hran hodinovho signluCRC kontrola penosu a dal vylepen ATA/ATAPI 52000UltraDMA 3,4 (44,66)80 ilov kabel pro omezen ruen

Vvoj ATA

ATA/ATAPI 62001UltraDMA 5 (100)LBA (48,64bit), Noise reduction, Audio Video Streaming ATA/ATAPI 72002UltraDMA 6 (133) Dal rozvoj standardu nar na omezen Seril ATA (SATA)

PIO modes

DMA singleword modes

DMA multiword modes

Ultra DMA modes

40 a 80 ilov kabel

IDE mythsJe znma skuten geometrie IDE disku?

Znme pouze logickou geometrii.Mus vyhovovat omezenm rozhran ATA C=65536, H=16, S=256Modern disky pouvaj ZBR (Zone Bit Recording=rzn poty sektor na stopch)NE!

IDE mythsSm se IDE disky doopravdy low level formtovat?

Neznme toti skutenou=fyzickou geometrii.Modern disky navc pouvaj ZBR (Zone Bit Recording=rzn poty sektor na stopch) Formtovac pkaz se vtinou ignorujeJeho vykonn me disk pokoditLze odstranit firemn low level utilitouNE!

zk hrdla komunikace s diskemHDDBIOSka a frekvence ATA kabeluvkon

Poet bit adresace kapacita

Inteligence ovldn vkon

zk hrdla komunikace s diskemHDDBIOSOperan systmSchopnost adresace kapacita Int13hInt 13h extensionsZavad

zk hrdla komunikace s diskemSchopnost adresace kapacita

Int13hInt 13h extensionsHDDBIOSOperan systmZavad

Bariery - LimityJak se disky postupn zvtovaly pichzely postupn rzn limity, kter zpsobovaly problmy. DvodSystmovChyby programtor BIOSu Jak BIOS reaguje?Pklad: limit 3GB, disk 4GBOmezuje: omez 4GB na 3GBVrapuje: mysl si, e pracuje s 4-3=1GB diskemKousne se eenm je upgrade BIOSu!

The 1024 Cylinder Barrier(504MiB / 528 MB)HDD

WD1003DiskFyzick CHSATA


BIOSWD1003DiskLogick CHSATAFyzick CHSATA


IO.SYSBIOSWD1003DiskLogick CHSINT13Logick CHSATAFyzick CHSATA

Jak 504MB barieru pekonme ?Transformace parametr (1. een)Extended CHS (ECHS, XCHS, LARGE)

BIOS provd pepoet mezi parametry na stran INT13 (vstup do BIOSu) a na stran ATA (vstup z BIOSu), tak aby specifikovaly stejn velkou kapacitu HDD!

Nen jedin zpsob translace!Nekompatibilita naformtovanch disk!Nejastji dlme cylindry mocninou 2 (2, 4, 8,) a tm samm slem nsobme poet hlav. Poet cylindr zstv zachovn.

The 1024 Cylinder BarrierHDD

IO.SYSBIOSWD1003DiskLogick CHSINT13Logick CHSATAFyzick CHSATATRANFORMACE!

Jak 504MB barieru pekonme ?Transformace parametr (2. een)LBA (Logical Block Address)Linern adresovn sektor na disku Ale POZOR LBA bez transformace nic nee!!! Vhoda transformace je definovna jednoznanNevhoda stejnak nen kompatibiln, vce vstupnch hodnot me dvat stejn vstup!Je pomalej (mus se doopravdy nsobit!)Mus podporovat, jak HDD, tak BIOS!

The 1024 Cylinder BarrierHDD

IO.SYSBIOSWD1003DiskLogick CHSINT13Linern LBAATAFyzick CHSATATRANFORMACE!

een hranice 504MB(umonit transformaci)Upgrade BIOSu pokud ho vrobce nabzEPROM, FLASH Speciln software, kter se aktivuje pi bootuONTRACK: Disk manager (DDO=Dynamic Disc Overlay)MICROHOUSE: EZ-DriveJe k dostn jako OEM verze pi koupi disku ATA-2 adapter s BIOSem, BIOS adapter: mn ast eenNkdy je nutn vypnout autodetekci v BIOSuNkdy je nutn na disku nastavit men velikost

The 4096 Cylinder Barrier(1.97GiB / 2.11GB)Je zpsobena chybou v nkterch BIOSech!Nkter BIOSy sice umj transformaci, ale pro cylindr stle rezervuj pouze 12bit!212=4096Mon zdroj chyby:Kapacita ATA: 16+4+8=28bKapacita Int13: 10+8+6=24bili nm sta omezit kapacitu ATA na: 12+4+8=24bTransformace, ale nemn SPT! ili potebuji: 14+4+6=24b! Pro vyeen problmu plat to sam co u pedchozch barier, je nutn nhrada chybnho BISOu, rznm monm zpsobem!

The 6322 Cylinder Barrier(3.04GiB / 3.26GB)Nikdo nev pro

The Phoenix Bios 4.03./4.04 Bug(3.054GiB / 3.28GB)Programtorsk chyba!Pro C=6350 a 8322 se kouePro C=8323 a 14671 zobrazje jenom patnou hodnotu

The 8192 Cylinder Barrier(3.94GiB / 4.22GB)Pro poet hlav mezi 8192 a 16383 je obvykl hodnota transformace 16Pklad: mme 6.45 GB disk

The 8192 Cylinder Barrier(3.94GiB / 4.22GB)Pro poet hlav mezi 8192 a 16383 je obvykl hodnota transformace 16Pklad: mme 6.45 GB diskToto se zd bt OK !?Ale !!!

The 8192 Cylinder Barrier(3.94GiB / 4.22GB)Pro poet hlav mezi 8192 a 16383 je obvykl hodnota transformace 16Pklad: mme 6.45 GB disk256 hlav = 0 a 255 v registrech!Potebuji vak zobrazit 1 a 256!256 je vak 0001 0000 0000 ili 3 a nikoliv 2 bytes !!!

The 8192 Cylinder Barrier(3.94GiB / 4.22GB)Pro poet hlav mezi 8192 a 16383 je obvykl hodnota transformace 16Pklad: mme 6.45 GB diskJak bude een?

The 8192 Cylinder Barrier(3.94GiB / 4.22GB)Pro poet hlav mezi 8192 a 16383 je obvykl hodnota transformace 16Pklad: mme 6.45 GB diskmonost: Transformace 15!!!!

The 8192 Cylinder Barrier(3.94GiB / 4.22GB)Pro poet hlav mezi 8192 a 16383 je obvykl hodnota transformace 16Pklad: mme 6.45 GB disk2. monost:Poet hlav 15!

The 240 Head int13 Barrier(7.38GiB / 7.93GB)Je v BIOSech, kter e pedchoz limit, tak jak bylo ukzno!Maximln poet hlav je v nich toti dovolen pouze 240!!!Jak je vidt een zmnou potu hlav je pouze doasn

The 240 Head int13 Barrier(7.38GiB / 7.93GB)Je v BIOSech, kter e pedchoz limit, tak jak bylo ukzno!Maximln poet hlav je v nich toti dovolen pouze 240!!!Ani een zmnou transformace nepome ! Je pouze doasn

The Int13 8GB Barrier(7.88GiB / 8.46 GB)HDD

IO.SYSBIOSWD1003DiskLogick CHSINT13Logick CHSATAFyzick CHSATAPes Int13 prost vce nenacpu!!!

The Int13 8GB Barrier(7.88GiB / 8.46 GB)eenm je nov standard:Int13h extensions Je dovolena linern adresa o velikosti a 64bit=264=9.4 TGB (TeraGigabajt)!!!!Mus podporovat, jak BIOS, tak operan systm (zavad).Napklad: MS DOS 7.0, Windows 95 a novj, LinuxyImplikuje nov typy partition pro Windows a DOS! Nebo se mus BIOS obchzet! M to sv nevhody!

Int13h extensionsNavrhla firma Phoenix znm vrobce profesionlnch BIOS a firmy Microsoft, IBM, Western Digital Parametry se nepen v registrech, ale v pamti na kterou ukazuje pointer, kter je v registrechJe dovolena linern adresa o velikosti a 64bit=264=9.4TGB (TeraGigabajt)!!!!Disk dokonce nemus umt LBA! BIOS udl zptnou transformaci LBA CHSPodporuje dal sluby: nejen HDD, hot swap, atp.HDD

IO.SYSBIOSATA-2 adi diskuDiskLBAINT13 extensionsLBA nebo CHSJe zachovna pochopiteln pln zptn kompatibilita!

Int13h extensionsProblmy s MS DOS/Windows partitionsStandardn pouvaj CHS (24bit) parametryProto bylo nutn kvli bezpenosti zavst nov MS DOS/Windows partition, kter pouvaj pouze LBA (32bit) parametry (2TB)Podrobnji a budeme brt partitions Int13h extensionsNeumj:MS DOS 6.22 a niWindows 3.xStar verze Linuxu, atp. UmjMS DOS 7.0 a vyWindows W95 a vyNT 4 a vyNovj verze Linuxu, atp.

The Windows 95 32GB Barrier(29.8GiB / 32.0 GB)V roce 1999 Microsoft oznmil, e Windows 95 nepodporuj disky vt ne 32GBNikdo nev pro Windows 98 a ME podporuj vt disky, ale je nutn oprava programu SCANDISK!

The 65536 Cylinder Barrier(31.5GiB / 33.8 GB)Vyskytuje se u nkterch verz Award BIOSu Zejm na uschovn potu cylindr vyuvaj 16bit (216=65536)Ale protoe se standardn vdycky udv poet 63 sektor, vznik opt programtorsk chyba Zbyten chyba, protoe se pro komunikaci s diskem stejn vyuv LBA!

The ATA Interface Limit Barrier(128GiB / 137GB)Jedn se o fyzick omezen standardu ATA-2 e ATA/ATAPI 62001Kter navrhuje nov LBA rozhran k diskuNavrhuje pouvat 48bit nebo 64bitMus podporovatDiskBIOS(OS, zavad)

een barier obecnBIOSUpgrade BIOSu pokud ho vrobce nabzEPROM, FLASHSpeciln software, kter se aktivuje pi bootuONTRACK: Disk manager (DDO=Dynamic Disc Overlay)MICROHOUSE: EZ-DriveJe k dostn jako OEM verze pi koupi diskuATA-2 adapter s BIOSem, BIOS adapter: mn ast een OSUpgrade OSDvod je ten, e OS BIOS vtinou obchz, proto mus umt ty sam vciPodpora Int13h extensionsOS maj navc zase sv LIMITY!!! ZavadUpgrade zavadeZavad sice pouv BIOS ale, mus umt Int13h extensions pokud chce zavdt OS z velkho disku z oblast >8GB

SATA(Seril ATA)Nov standard pro pipojen diskVyuv sriov sbrnice, to umouje pejt na vy frekvence. Nen toti problm se synchronizac paralelnch signl. Verze 1.02001150 MB/sSoftwarov kompatibilita, OS nepozn, e se jedn o SATA nikoliv PATAData se penej ve form paket (balk) dat s kontrolnm soutemJe obousmrn, diferenciln (podobn jako Express PCI)Men konektory (7pin) a ten kabel, to ulehuje chlazen vnitku skn, ni napjen 0,25VSpojen Point-to-PointPodpora Hot-Swap

SATA konektory

SATAVerze 2.02003-2004Phase 1: rozen vhodn pro servery, inspirace SCSIPhase 2. vy vkon, od 300MB/s

Prun disk1967 IBM zadala vvojov kol: vytvoit levn medium pro zavdn mikrokdu pro sv stediskov potae Systm/370 namsto drn psky.1971 byl pod veden Alana Shugarta vytvoen prvn 8 (20cm) prun disk o kapacit 80kB!1973 byla zvena kapacita 8 prunho disku na 256kB. Tento disk se stal levnou hromadnou pamt pro nastupujc 8mi bitov mikropotae a jejich operan systm CP/M-80Formt prunch disk byl standardizovn jako ECMA-59, pozdji jako ANSI standard.Alan Shugart zakld Shugart Associates, pozdji Seagate.1975 kapacita 8 FD se zvila na 1MB (DS/DD)=(Double Side/Double Density)Tyto jednotky jsou asto vyuvny i pro OS, protoe tehdej mikropotae nebyly vybaveny HDD!

Prun disk1975 byl vyvinut prvn 5 (13cm) FD s kapacitou 110kB1978 byla zvena kapacita 5 FD na standardnch 360kB (standardn vyuvn v IBM PC)1980 kapacita zvena na 720kB (QD=Quad Density)1984 IBM PC AT vyuv 1.2MB (HD=HighDensity)Bhem prvn poloviny nstup 3 (9cm) FD disk, kter vyvinula fa Sony. Na rozdl od 5 a 8 jsou v pevnm obalu!!! Jejich kapacita se postupn zvila z 720kB na standardnch 1.44MB (1987).1991 pokus o formt 2.88 MB (ED=Extended Density). Nebyl spn, protoe zven kapacity nebylo tak vrazn a souasn v t dob zapoal nstup jednotek Syquest a pozdji velice populrnch jednotek ZIP!!!

Prun diskAdresace na FD je:StranaStopaSektoradi FDIBC PC XT: vtinou na desce se SIO a PIOIBM PC AT: na IDE adapteruNyn na MBV posledn dob, zejmna u notebooku ji nen, je nahrazen mechanikou CD ROM nebo CDRW (monost FD pes USB!)

Prun disky - formtyFormt potaIBM PC XT

Prun disky - formtyPopulrn formt, ale nebyl na IBM PC AT oficiln podporovn!Double Step problm v BIOSu

Prun disky - formtyFormt potaIBM PC AT

Prun disky - formtySouasn formt potaIBM PC ATa notebook

Pehutn disketZven kapacita disket na normln velikostVce sektor na stopuNap. z 9 na 10 a 11Men gapVce stopNap. ze 40 na 41 a 42A na doraz360 na 400, 720 na 800, 1.2 na 1.4, 1.4 na 1.6Nakonec to zaal uvat samotn Microsoft (instalan diskety WfW 3.11) a IBM (OS/2)Programy: nap. 2F nebo FDFORMAT Problmy:360 formtovan na 1.2 360 formtovan na 360, ale v 1.2 mechaniceVyuit 720 disket v IBM PC originl V souasn dob diskety prokazuj zvenou nespolehlivost!

Tak a te budou zasestar slajdy Nebudou, ale je mi lto tenhle slajd vyhodit

Documents

13AMT Pevné a pružné disky