 |
Интерфейсы процессоров
|
|
|
|
Интерфейсы процессоров бывают двух типов soccer и slot.
Современные стандарты в персональных компьютерах:
В настоящее время основным стандартам компьютеров является спецификация PC2001.
Основные требования:
· Процессор (минимум 500 МГц).
· Память (минимум 128 Мб).
· Шины (ISA устаревшая, все остальные допускаются).
· USB 2.0 как минимум 1 порт.
· Последовательные и параллельные порты считаются устаревшими. Вместо них должен использоваться USB.
· Все периферийные устройства должны иметь USB интерфейс.
· Обязательна поддержка графики.
· Мониторы с электронно-лучевой трубкой считаются устаревшими.
· Частота регенерации 85 Гц.
· Дисководы. Обязательно наличие CD, DVD.
· Шум спящего компьютера не должен отличаться от его шума в выключенном состоянии.
· Операционная система MS DOS считается устаревшей.
Внешнее запоминающее устройство
Классификация:
1. По типу доступа:
1.1. С последовательным доступом (магнитные ленты).
1.2. С произвольным доступом.
2. По технологии записи-чтения:
2.1. Магнитные носители (жесткий диск).
2.2. Оптические носители (CD, DVD).
2.3. Магнита-оптические носители.
2.4. Флэш-память.
3. По типу носителя:
3.1. Постоянный носитель (жесткий диск).
3.2. Сменные носители (все остальные).
Жесткий диск
В качестве носителей данных используется один или несколько магнитных дисков, закрепленных на стержне, вокруг которого они вращаются с постоянной скоростью. Поверхность магнитного диска, покрытая ферримагнитным слоем называется рабочей. Количество магнитных головок равно числу рабочих поверхностей на пакете диска.
Цилиндр – это совокупность дорожек, к которым имеется доступ при фиксированном положении блока головок. Держатели магнитных головок объединены в единый блок таким образом, чтобы обеспечить их синхронное перемещение вдоль всех цилиндров. Дорожки цилиндра нумеруются, начиная с верхней. Обращение к дорожкам происходит с нулевой по последнюю одного цилиндра, затем с нулевой по последнюю следующего цилиндра и т.д.
|
|
|
Операция чтения-записи информации состоит с трёх этапов:
1. На первом этапе производится механический подвод магнитной головки к дорожке содержащей нужные данные.
2. На втором этапе происходит ожидание момента пока нужная запись окажется в зоне действия головки.
3. На третьем этапе осуществляется процесс передачи информации.
Время ротационного запаздывания – это время ожидания подвода записей. Максимальное значение времени ротационного запаздывания равно времени, за которое совершается полный оборот диска.
Система управления головками называется серво системой. Для нормального функционирования серво системы требуется специальная серво информация. Для хранения, которой используются выделенные и рабочие поверхности самого носителя. Существуют выделенные, встроенные и гибридные серво системы. Чаще всего используются встроенные серво механизмы. Адрес блока состоит из номера дорожки и номера блока на дорожке. Начало и конец блока распознаются по промежуткам. Начало и конец дорожки распознаются оптическим или электромагнитным датчикам угла поворота оси пакета дисков. Размер блока не может быть больше длинны дорожки. Считывающее устройство ориентированно на выполнение операций чтения информационного блока заданного своим адресов. Все жесткие диски используют вертикальное отображение. Данные записываются сначала на одном цилиндре сверху в низ, а затем на другом и т.д.
Механизм жесткого диска запечатан в корпус с частичным вакуумом внутри. Диски имеют диаметр 3.5 и 5.25 дюйма. Двигатель вращает диск с постоянной скоростью. Включается при подаче электропитания на диск. Между пластинами существует расстояние, установленное на конце двигающегося рычага. Головка удалена от пластины на долю миллиметра. Внутри жесткого диска находятся электронные компоненты необходимые для управления его функционирования. Они выполняют следующие функции:
|
|
|
1. Расшифровка команд контролера диска.
2. Стабилизация скорости обращения.
3. Усиление сигнала от головок чтения.
4. Генерирование сигналов для головок записи.
Головки могут касаться диска только после их остановки. Точка касания называется зоной посадки. Она не содержит данных. В настоящее время используются магниторезистивные головки.
Сектор жёсткого диска – это область данных на магнитном диске, созданная низкоуровневым форматированием при производстве жёсткого диска.
Физический диск делится на сектора и дорожки. Дорожки образуют цилиндры, которые делятся по секторам. В одном секторе 512 байт. Сектор это минимальная единица размера диска. На каждом жестком диске есть резервные сектора, которые используются его схемой управления при обнаружении дефектных секторов.
Прекомпенсация – это процесс управления плотностью записи. Всё пространство диска делится на зоны в каждую из которых входят 20-30 цилиндров с одинаковым количеством секторов. Зоны, расположенные на внешнем радиусе записывают большее количество секторов на дорожку. К центру диска количество секторов уменьшается. Скорость вращения диска является постоянной величиной. От внешних зон поступает больше информации, чем от внутренних. Неравномерность поступления информации компенсируется увеличением скорости работы канала считывания данных.
Для определения адресов точечных позиций их необходимо заранее отметить соответствующими синхронизирующими методами. В современных жестких дисках интегрированный контролер и собственный буфер данных. Когда происходит обращение к данным операционная система с помощью таблицы файловой системы определяет их положение на диске. Затем происходит обращение к кэш памяти жесткого диска, которая хранит всю информации о цилиндрах и секторах.
Контролер диска обрабатывает информацию, которая обеспечивает непрерывную коррекцию позиции головки. Эта информация может быть выделена на отдельной пластине жесткого диска или храниться вместе с остальной информацией.
|
|
|
Характеристики жесткого диска:
1. Скорость вращения дисков. Влияет на скорость передачи данных. Измеряется в оборотах в минуту. В современных жестких дисков около 12000 оборотов в минуту.
2. Время доступа. Это интервал между моментом запроса к данным и момента доступа к ним. Время доступа включает фактическое время поиска, время ожидания и время обработки данных.
3. Время поиска. Это время необходимое для поиска головкой физического расположения данных на диске.
4. Время ожидания. Это среднее время доступа сектора к процессу прочтения.
5. Скорость передачи. Это скорость, с которой данные считываются с диска и записываются на него. Измеряется в Мб в секунду.
6. Скорость передачи данных. Это скорость, с которой компьютер передает данные по шинам на процессор.
7. Плотность хранения данных.
Метод, которым данные организованы на жестком диске, определяется файловой системой. Файловая система зависит от операционной системы. Файловая система NTFS поддерживает размер кластера 4 Кб. А также контроль доступа и шифрование данных, и возможность восстановления данных в случаях сбоев.
Жесткий диск
RAID массивы
RAID массив – это объединение нескольких дисков в один набор, выступающий в системе как единое целое. Существует 6 стандартизованных спецификаций RAID массивов:
1. Нулевой уровень. Подразумевает расщепление данных без избыточности, т.е. размещение блоков каждого файла на различных дисках. При сбое одного диска система тут же переключается к другому диску без потери данных.
2. Аналогичен первому.
3. Позволяет достигать более высокого уровня целостности данных путём выделения одного тома для исправления ошибочных данных. Этот том хранит контрольную информацию, которая используется для поддержания целостности данных всех дисков в подсистеме.
4. Обеспечивает разделение данных на уровне байта, а также разделяет информацию для исправления ошибок.
|
|
|
На 3 и 5 уровне избыточная информация представляет собой контрольные данные, которые заносятся на выделенный для этих целей диск, причем избыточность составляет от 10 до 33%. Метод хранения разделенных данных используется в большинстве уровней RAID массивов. Данные разделяются на полосы, которые записываются последовательно на разных дисках. Каждая полоса имеет определенный размер. В системах ориентированных на запросы с большим потоком транзакций или операций ввода-вывода, где преобладают многократные параллельные запросы к большим объемам данных необходимы большие полосы. Если полоса достаточно большая, чтобы вмещать полную запись данных, массив в целом способен удовлетворять множеству независимых одновременных запросов. В системах ориентированных на данные где хранятся большие объемы данных, целесообразно использовать небольшие полосы данных. Если запись располагается на множестве дисков, то она может быть прочитана по частям. Параллельное чтение увеличивает скорость передачи данных. RAID массивы используются преимущественно в серверах, а также в дорогих настольных компьютерах.
Компакт диски
Появились в конце 90-х формат определяется стандартом ISO 9660. Диск состоит из нескольких слоев соединённых в единую тонкую пластину диметр 120мм или 5 дюймов.
Существует несколько вариантов CD:
1. CD-ROM это диск, записанный промышленным способом.
2. CD-R это не перезаписываемый диск.
3. CD-RW это перезаписываемый диск.
CD-ROM состоит из 3-х слоев. Большую часть диска составляет основа, сделанная из прозрачного поликарбоната. При изготовление основы на неё наносится информационный узор. В результате получается прозрачная пластиковая пластина. С одной стороны гладкая, а с другой содержащая множество микроскопических углублений. Эти углубления называются ПИТами. Далее на основу напыляется отражающий металлический слой. Сверху наносится защитный слой с тонкой плёнкой поликарбоната или специального лака. На защитном слое размещается полиграфия. После создания всех слоев диск готов к использованию. Информация считывается с рабочей стороны диска через прозрачную основу. Записываемые диски имеют еще 1 дополнительный слой. Их основа не имеет информационного узора. Между основой и отражающем слоем располагается записывающий слой. Под воздействием высокой температуры он может менять прозрачность. При записи лазер разогревает участки записывающего слоя, создавая информационный узор. Участки слоя, к которым применялось температурное воздействие темнеют. Считывание информации с диска происходит с помощью лазерного луча меньшей мощности. По команде от внутреннего процессора привода мотор перемещает отражающие зеркало или призму. Это позволяет точно позиционировать лазерный луч на конкретную дорожку. Лазер излучает свет состоящих из синхронизированных волн. Луч попадает на отражающую сверх поверхность и через расщепляющую призму отклоняется на фотодетектор, который интерпретирует это как единицу. Если луч попадает во впадину, то он рассеивается и поглощается, а фото детектор фиксирует ноль. Диск имеет одно физическую дорожку в форме непрерывной спирали ведущей снаружи во внутрь. Физическая дорожка может быть разбита на несколько логических. Каждый 360 градусный фрагмент дорожки может рассматриваться как отдельная логическая дорожка. Диск вращается с переменной угловой скоростью, чтобы обеспечить постоянную линейную скорость при чтении. Чтение с внутренних дорожек осуществляется с увеличенным, а снаряжи с уменьшенным, числом оборотов. Применяется сложная система кодирования информации. Каждый байт представлен 14 разрядным кодом, выявляющим и исправляющим ошибки. Сессия может состоять из одной или нескольких дорожек. В конце диска размещается специальная запись после которой нельзя ввести не какие данные. Запись первой сессии требует дополнительно 22 Мбайта, а каждой последующей 13 Мбайт.
|
|
|
DVD
Диаметр DVD 19 мм, толщина 1,2 мм, объем памяти до 17 Гб.
Расстояние между дорожками 0,74 микрометра. Длина впадины 0,4 микрометра. Длина волны лазера 635-680 нанометров.
|
|
|
