PODSTAWY INFORMATYKI. Storage Pamięci masowe. Dysk twardy Macierze dyskowe

Transkrypt

1 PODSTAWY INFORMATYKI Storage Pamięci masowe Dysk twardy Macierze dyskowe 1

2 Dysk twardy Dysk twardy (hard disk drive) jeden z typów urządzeń pamięci masowej, wykorzystujących nośnik magnetyczny do przechowywania danych. Nazwa "dysk twardy" powstała w celu odróżnienia tego typu urządzeń od tzw. "dysków miękkich", czyli dyskietek (floppy disk), w których nośnik magnetyczny naniesiono na elastyczne podłoże, a nie jak w dysku twardym na sztywne. Pierwowzorem twardego dysku jest pamięć bębnowa. Pamięć bębnowa typ pamięci operacyjnej i masowej, wykorzystujący do przechowywania danych cienką warstwę magnetyczną naniesioną na powierzchnię wirującego walca. Działa podobnie jak magnetofon, zapisując dane na powierzchni wirującego bębna magnetycznego zamiast na taśmie magnetycznej. Dysk twardy Najważniejsze parametry: pojemność, szybkość transmisji danych, czas dostępu, prędkość obrotowa talerzy (obr/min.), MTBF (Mean Time Between Failures) średni czas międzyawaryjny określany na podstawie statystycznych badań niezawodności; wyliczany dla danej serii dysków. Przy jego pomocy można określić jakie jest prawdopodobieństwo uszkodzenia urządzenia przez rok użytkowania. 2

3 Historia 4 września 1956 firma IBM skonstruowała pierwszy 24- calowy dysk twardy (RAMAC 350) o pojemności 5 MB. W 1984 firma Seagate wypuściła na rynek pierwszy dysk 5.25", ST-506 o pojemności 5 MB. W 1986 został opracowany kontroler IDE (Integrated Drive Electronics). W 1987 rozpoczęła się era dysków 3.5 cala 2003 r.: dysk twardy w typowym stanowisku pracy mógł zgromadzić od 60 do 500 GB danych, obracać się z prędkością 5400 do obrotów na minutę. W wydajnych serwerach i stacjach roboczych stosowane były dyski SCSI o prędkościach obrotowych na poziomie obrotów na minutę. Historia - cd. W 2006 dzięki technologii zapisu prostopadłego możliwe jest przetrzymywanie na dysku ponad 1 TB danych. Standardem staje się złącze SATA i SAS oraz technologia optymalizacji odczytu NCQ. Moda na pamięci USB. W 2008 pojawiły się dyski SSD. Na początku technologia ta była bagatelizowana przez dużych graczy (np. Western Digital). Na początku 2009 wyprodukowane zostały dyski o pojemność 2 TB. Pojawiły się wersje dysków Green, czyli ekologicznych o dynamicznej zmianie prędkości obrotowych. Rozwijany jest standard SATA 3 na potrzeby dysków SSD. W październiku 2010 Western Digital wyprodukowała dysk twardy Caviar Green o pojemności 3 TB 3

4 NCQ (Native Command Queuing) Sposób optymalizacji pracy dysku twardego polegający na zmianie kolejności zadań zapisu i odczytu podczas współpracy kontrolera i dysku, tak aby zadania były wykonywane przy minimalnej liczbie skoków głowic dysku. Pozwala to uzyskać większą wydajność podczas dużych obciążeń, zmniejszając przy okazji mechaniczne zużycie dysku. Dysk twardy z NCQ nie używa tego trybu, jeśli kontroler sprzętowy lub sterownik kontrolera nie obsługują NCQ. Kontrolery sprzętowe SATA II standardowo obsługują NCQ. Microsoft Windows XP wymaga instalacji odpowiedniego sterownika obsługi NCQ, natomiast systemy Windows Vista i późniejsze obsługują NCQ natywnie. Budowa dysku twardego Dysk składa się z zamkniętego w obudowie, wirującego talerza (dysku) lub zespołu talerzy, wykonanych najczęściej ze stopów aluminium, o wypolerowanej powierzchni pokrytej nośnikiem magnetycznym (grubości kilku mikrometrów) oraz z głowic elektromagnetycznych umożliwiających zapis i odczyt danych. Na każdą powierzchnię talerza dysku przypada po jednej głowicy odczytu i zapisu. Głowice są umieszczone na elastycznych ramionach i w stanie spoczynku stykają się z talerzem blisko osi, w czasie pracy unoszą się, a ich odległość nad talerzem jest stabilizowana dzięki sile aerodynamicznej powstałej w wyniku szybkich obrotów talerza. 4

5 Budowa dysku twardego Ścieżki tworzą cylinder 5

6 6

7 Budowa dysku twardego Pierwsze konstrukcje były wyposażone w silnik krokowy. Wzrost liczby cylindrów na dysku oraz konieczność zwiększenia szybkości dysków wymusił wprowadzenie innych rozwiązań. Najpopularniejszym obecnie jest tzw. voice coil, czyli cewka, wzorowana na układzie magnetodynamicznym stosowanym w głośnikach. Voice coil Cewka umieszczona w silnym polu magnetycznym porusza się i zajmuje położenie zgodnie z przepływającym przez nią prądem, ustawiając ramię w odpowiedniej pozycji. Czas przejścia między kolejnymi ścieżkami jest krótszy niż 1 milisekunda a przy większych odległościach nie przekracza kilkudziesięciu milisekund. Układ regulujący prądem zmienia natężenie prądu, tak by głowica ustabilizowała jak najszybciej swe położenia w zadanej odległości od środka talerza (nad wyznaczonym cylindrem). 7

8 Zasada działania dysku twardego Dane są zapisywane na dysk przez głowicę zapisującą, która jest bardzo blisko magnetycznie polaryzowalnego materiału, zmieniającego swoją polaryzację (kierunek namagnesowania) wraz ze strumieniem magnetycznym. Dane są odczytywane w odwrotny sposób, gdyż zmienne pole magnetyczne powoduje indukowanie napięcia elektrycznego w cewce głowicy lub zmianę oporu w głowicy magnetyczno oporowej. Ramiona połączone są zworą i poruszają się razem. Zwora kieruje głowicami promieniowo po talerzach a w miarę rotacji talerzy, daje każdej głowicy dostęp do całości jej talerza. Zintegrowana elektronika kontroluje ruch zwory, obroty dysku, oraz przygotowuje odczyty i zapisy na rozkaz od kontrolera dysku. Dyski twarde fakty, ciekawostki Spadek ceny Obecnie cena 1 GB pojemności dysku zaczyna się od około 39 groszy. W przypadku 5,25-calowego dysku, który został wprowadzony przez Seagate a w 1980 roku, trzeba było zapłacić ponad 1200 zł i to za megabajt. Najmniejszy twardziel Podczas targów Consumer Electronic Show w 2004 roku Toshiba pokazała dysk 0,85 cala o pojemności 4 GB. Trafił on wtedy do Księgi Rekordów Guinnessa oraz do produkcji. Dziś zamiast dysków twardych o małych rozmiarach, stosowane są pamięci flash razy cieńszy niż włos We współczesnych dyskach odstęp pomiędzy głowicą odczytująco-zapisującą a górną powierzchnią talerza wynosi 10 nm (ludzki włos ma grubość ok nm). 8

9 Dyski twarde fakty, ciekawostki Prawdziwa wielkość Wielkość dysku twardego, którą zazwyczaj określamy w calach, nie ma nic wspólnego z jego rzeczywistymi wymiarami. Nawiązuje ona do rozmiaru stacji dyskietek. Na przykład 3,5-calowy dysk ma prawie 10 centymetrów szerokości, co oznacza,że ma 3,937 cala. Fałszywa pojemność Producenci, podając pojemność dysku, od dłuższego czasu używają w tym celu systemu dziesiętnego. 1 GB odpowiada zatem 10 9 bajtom. Jednakże komputery używają w obliczeniach dla określenia pojemności systemu dwójkowego. 1 GB równa się więc albo 2 30, albo bajtom. Stąd w rzeczywistości 250-gigabajtowy dysk ma realną pojemność wynoszącą ok. 232 GB. Dyski twarde fakty, ciekawostki Gęstość zapisu danych Dyski twarde stosujące pionowy zapis (PMR) osiągają gęstość zapisu danych aż do 155 Gb/1 cm 2. Gdy porównamy to z możliwościami pierwszego dysku, gęstość jest wyższa o 60 mln razy. Dłuższeżycie w 40 stopniach W 2007 firma Google zbadała ponad dysków twardych, które wykorzystywała wtedy w swoich serwerach. Najciekawsze okazało się to, że dyski wykazują największą niezawodność przy temperaturach ok.40 st. C. Temperatury powyżej 45 stopni oraz poniżej 30 najbardziej skracają czas życia dysku. źródło: zadziwiajacych-faktow-dotyczacych-dyskowtwardych#ixzz1gjpbs3qv 9

10 Macierz dyskowa Kilka dysków twardych można łączyć w macierz dyskową, co pozwala na: zwiększenie niezawodności przechowywania danych, zwiększenie dostępnej przestrzeni na dane, zmniejszenie czasu dostępu. RAID (Redundant Array of Independent Disks) Nadmiarowa macierz niezależnych dysków - polega na współpracy dwóch lub więcej dysków twardych w taki sposób, aby zapewnić dodatkowe możliwości, nieosiągalne przy użyciu jednego dysku. RAID używa się w następujących celach: zwiększenie niezawodności (odporność na awarie), przyspieszenie transmisji danych, powiększenie przestrzeni dostępnej jako jedna całość. Redundant Array of Inexpensive Disks (nadmiarowa macierz tanich dysków) umożliwia stworzenie dużej i niezawodnej przestrzeni dyskowej, używając dysków SCSI oraz niedrogich, standardowych IDE/ATA lub SATA. Podczas projektowania macierzy należy zwrócić uwagę na sposób podłączenia dysków. Najlepsze efekty można osiągnąć dzięki zastosowaniu specjalnych sprzętowych kontrolerów RAID dołączonych do systemów za pomocą redundantnych magistral (SCSI) lub kanałów komunikacyjnych (Fibre Channel). 10

11 RAID 0 Polega na połączeniu ze sobą dwóch lub więcej dysków fizycznych tak, aby były widziane jako jeden dysk logiczny. Powstała w ten sposób przestrzeń ma rozmiar: N * rozmiar najmniejszego z dysków. Dane są przeplecione pomiędzy dyskami, co umożliwia uzyskanie znacznego przyśpieszenia operacji zapisu i odczytu ze względu na zrównoleglenie tych operacji na wszystkie dyski w macierzy. RAID 0 11

12 RAID 0 Korzyści: przestrzeń wszystkich dysków jest widziana jako całość, przyspieszenie zapisu i odczytu w porównaniu do pojedynczego dysku. Wady: brak odporności na awarię dysków, N * rozmiar najmniejszego z dysków. Zastosowanie: do budowy tanich i wydajnych macierzy, służących do przechowywania dużych plików multimedialnych. RAID 0 przykłady Trzy dyski po 10 GB zostały połączone w RAID 0. Powstała przestrzeń ma rozmiar 30 GB. Szybkość zapisu lub odczytu jest prawie trzykrotnie większa niż na pojedynczym dysku. Sumaryczna szybkość jest 3-krotnością najwolniejszego z dysków, gdyż kontroler raid podczas zapisu/odczytu musi poczekać na najwolniejszy dysk. Stąd też sugeruje się dyski identyczne, o identycznej szybkości i pojemności. Trzy dyski: 10 GB, 10 GB, 5 GB zostały połączone w RAID 0. Powstała w ten sposób przestrzeń ma rozmiar: N * rozmiar najmniejszego z dysków 3 * 5 GB = 15 GB. 12

13 RAID 1 Polega na replikacji pracy dwóch lub więcej dysków fizycznych. Powstała przestrzeń ma rozmiar pojedynczego nośnika. RAID 1 zwany jest również mirroringiem. Szybkość zapisu i odczytu zależy od zastosowanej strategii: Zapis: zapis sekwencyjny na kolejne dyski macierzy czas trwania operacji równy sumie czasów trwania wszystkich operacji, zapis równoległy na wszystkie dyski macierzy czas trwania równy czasowi trwania operacji na najwolniejszym dysku. Odczyt: odczyt sekwencyjny z kolejnych dysków macierzy przy pewnej charakterystyce odczytów możliwe osiągnięcie szybkości takiej jak w RAID 0, odczyt wyłącznie ze wskazanych dysków stosowane w przypadku znacznej różnicy w szybkościach odczytu z poszczególnych dysków. RAID 1 13

14 Korzyści: RAID 1 odporność na awarię N - 1 dysków przy N-dyskowej macierzy, możliwe zwiększenie szybkości odczytu. Wady: zmniejszona szybkość zapisu. utrata pojemności (dokładnie pojemności N - 1 dysków). Przykład: 3 dyski po 1GB zostały połączone w RAID 1. Powstała przestrzeń ma rozmiar 1 GB. Cała macierz działa, mimo uszkodzenia w pewnym momencie jednego lub dwóch dysków. Wydajność 14

15 RAID 2 Dane na dyskach są paskowane. Zapis następuje po 1 bicie na pasek. Potrzebujemy minimum 8 powierzchni do obsługi danych oraz dodatkowe dyski do przechowywania informacji generowanych za pomocą kodu Hamminga potrzebnych do korekcji błędów. Ilość dysków używanych do przechowywania tych informacji jest proporcjonalna do logarytmu liczby dysków, które są przez nie chronione. Połączone dyski zachowują się jak jeden duży dysk. Dostępna pojemność to suma pojemności dysków przechowujących dane. RAID 2 15

16 Korzyści: RAID 2 każdy dowolny dysk (zarówno z danymi jak i z kodem Hamminga) może w razie uszkodzenia zostać odbudowany przez pozostałe dyski Wady: konieczność dokładnej synchronizacji wszystkich dysków zawierających kod Hamminga (w przeciwnym wypadku dezorganizacja i całkowita nieprzydatność tych dysków) długotrwałe generowanie kodu Hamminga przekładające się na wolną pracę całego systemu RAID 3 Dane składowane są na N-1 dyskach. Ostatni dysk służy do przechowywania sum kontrolnych. Działa jak striping (RAID 0), ale w macierzy jest dodatkowy dysk, na którym zapisywane są kody parzystości obliczane przez specjalny procesor, przez co kontrolery potrzebne do przekierowania. 16

17 RAID 3 RAID 3 Korzyści: odporność na awarię jednego dysku, zwiększona szybkość odczytu. Wady: zmniejszona szybkość zapisu z powodu konieczności kalkulowania sum kontrolnych (eliminowana przy zastosowaniu sprzętowych kontrolerów RAID), w przypadku awarii dysku dostęp do danych jest spowolniony z powodu obliczeń sum kontrolnych, odbudowa macierzy po wymianie dysku jest operacją kosztowną obliczeniowo i powoduje spowolnienie operacji odczytu i zapisu, pojedynczy, dedykowany dysk na sumy kontrolne zazwyczaj jest wąskim gardłem w wydajności całej macierzy. Przykład: 5 dysków po 1 GB zostało połączonych w RAID 3. Przestrzeń ma rozmiar 4 GB (1 GB odpada na sumy kontrolne). Jeden dysk w pewnym momencie ulega uszkodzeniu. Cała macierz nadal działa. Po włożeniu nowego dysku na miejsce uszkodzonego jego zawartość odtwarza się. 17

18 RAID 4 RAID 4 jest bardzo zbliżony do RAID 3, z tą różnicą,że dane są dzielone na większe bloki (16, 32, 64 lub 128 kb). Pakiety zapisywane są na dyskach podobnie do rozwiązania w RAID 0. Dla każdego rzędu zapisywanych danych blok parzystości zapisywany jest na dysku parzystości. Przy uszkodzeniu dysku dane mogą być odtworzone przez odpowiednie operacje matematyczne. Parametry RAID 4 są bardzo dobre dla sekwencyjnego zapisu i odczytu danych (operacje na bardzo dużych plikach). Jednorazowy zapis małej porcji danych potrzebuje modyfikacji odpowiednich bloków parzystości dla każdej operacji I/O. W efekcie, za każdym razem przy zapisie danych system czekałby na modyfikacje bloków parzystości, co przy częstych operacjach zapisu bardzo spowolniłoby pracę systemu. RAID 4 18

19 RAID 5 Macierz składa się z 3 lub więcej dysków. Przy macierzy liczącej N dysków jej objętość wynosi: N - 1 dysków. Przy łączeniu dysków o różnej pojemności otrzymujemy objętość najmniejszego dysku razy N - 1. Sumy kontrolne danych dzielone są na N części, przy czym każda część składowana jest na innym dysku, a wyliczana jest z odpowiedniego fragmentu danych składowanych na pozostałych N-1 dyskach. RAID 5 19

20 RAID 5 Korzyści: odporność na awarię 1 dysku, zwiększona szybkość odczytu - porównywalna do macierzy RAID 0 złożonej z N-1 dysków. Wady: zmniejszona szybkość zapisu z powodu konieczności kalkulowania sum kontrolnych (eliminowana poprzez zastosowanie sprzętowego kontrolera RAID 5), w przypadku awarii dysku dostęp do danych jest spowolniony z powodu obliczeń sum kontrolnych, odbudowa macierzy po wymianie dysku jest operacją kosztowną obliczeniowo i powoduje spowolnienie operacji odczytu i zapisu. RAID 5 przykład 5 dysków po 1 GB zostaje połączonych w RAID 5. Przestrzeń ma rozmiar 4 GB. Jeden dysk w pewnym momencie ulega uszkodzeniu. Cała macierz nadal działa. Po wymianie uszkodzonego dysku na nowy jego zawartość zostaje odtworzona. 20

21 RAID 6 Rozbudowana macierz typu 5 (często pojawia się zapis RAID 5+1). Zawiera dwie niezależne sumy kontrolne. Kosztowna w implementacji, ale dająca bardzo wysokie bezpieczeństwo. Korzyści: odporność na awarię maximum 2 dysków, szybkość pracy większa niż szybkość pojedynczego dysku, ekstremalnie wysokie bezpieczeństwo. RAID 6 21

22 RAID 0+1 Macierz realizowana jako RAID 1, którego elementami są macierze RAID 0. Macierz taka posiada zalety macierzy RAID 0 (szybkość w operacjach zapisu i odczytu) oraz macierzy RAID 1 (zabezpieczenie danych w przypadku awarii pojedynczego dysku). Pojedyncza awaria dysku powoduje, że całość staje się w praktyce RAID 0. Potrzebne są minimum 4 dyski o tej samej pojemności. RAID

23 Korzyści: RAID 0+1 szybkość macierzy RAID 0, bezpieczeństwo macierzy RAID 1, znacznie prostsza w implementacji niż RAID 3, 5 i 6. Wady: wymagana odbudowa całej macierzy w przypadku awarii pojedynczego dysku awaria pojedynczego dysku powoduje utratę zabezpieczenia danych, większy koszt przechowywania danych niż w przypadku RAID 0,2,3,4,5,6. Wydajność 23

24 RAID 1+0 Macierz realizowana jako RAID 0, którego elementami są macierze RAID 1. W porównaniu do swojego poprzednika (RAID 0+1) realizuje tę samą koncepcję połączenia zalet RAID 0 (szybkość) i RAID 1 (bezpieczeństwo) lecz w odmienny sposób. Tworzony jest duży stripe małych mirrorów, dzięki czemu podczas wymiany uszkodzonego dysku odbudowywany jest tylko fragment całej macierzy. RAID

25 RAID 1+0 Korzyści: szybkość macierzy RAID 0, bezpieczeństwo macierzy RAID 1 - w szczególnym wypadku nawet większa (awaria więcej niż jednego dysku różnych mirrorów), znacznie prostsza w implementacji niż RAID 3, 5 i 6. Wady: większy koszt przechowywania danych niż w przypadku RAID 0,2,3,4,5,6. Matrix RAID Polega na połączeniu ze sobą dwóch dysków fizycznych tak, aby część dysku działała jak RAID 0 (stripping), a inna część jak RAID 1 (mirroring). Jest to chyba najlepsza opcja w warunkach "domowych", łącząca zalety obu trybów i pozbawiona ich wad. 25

26 Korzyści: Matrix RAID połączenie zalet poszczególnych trybów RAID - ważne informacje mogą być bezpieczne (zduplikowane na obu dyskach), zaś operacje na często używanych, ale mniej istotnych danych, mogą być wykonywane ze zwiększoną szybkością. Wady: częściowy spadek pojemności (część mirrorowana), część danych jest podatna na awarię (część w strippingu). Podstawowe poziomy RAID Poziom RAID Opis Nadmiarowość Wydajność Wykorzy stanie dysków RAID 0 (striping) Kolejne bloki danych rozmieszczone na kolejnych dyskach macierzy, bez zapewnienia nadmiarowości. Brak jeśli jeden dysk ulegnie uszkodzeniu, wszystkie dane zostają utracone. Bardzo wysoka wydajność, ponieważ nie ma danych nadmiarowych, dane trafiają na wiele dysków jednocześnie, a konstrukcja macierzy jest bardzo prosta. 100% RAID 1 (mirroring) Te same dane są zapisywane na dwóch dyskach macierzy. Dane na jednym dysku są wierną kopią drugiego, więc w razie awarii pojedynczego napędu nadal są dostępne. Niezła wydajność w aplikacjach losowo odczytujących dane, słaba wydajność przy zapisie (na dwóch dyskach jednocześnie). 50% RAID 2 (striping z kodami ECC) Dane są dzielone na poziomie bitów pomiędzy kilka dysków, kontroler oblicza kody Hamminga (ECC) i zapisuje je na dodatkowych napędach. Ochrona przed awarią pojedynczego dysku, możliwość korekcji błędów "w locie". Szybki transfer danych, ponieważ dane z dysków są przetwarzane równolegle. Słaba wydajność transakcji, bo najmniejsze bloki danych znajdują się na kilku dyskach. zależnie od rozwiąza nia, 66% lub więcej RAID 3 (striping z kodami parzystości) Dane są dzielone na poziomie bitów pomiędzy kilka dysków, kontroler oblicza kody parzystości (XOR) i zapisuje je na dodatkowym dysku. Odporność na awarie jednego dysku, odzyskanie zawartości macierzy jest możliwe dzięki kodom parzystości. Szybki transfer danych, ponieważ dane z dysków są przetwarzane równolegle. Słaba wydajność transakcji, bo najmniejsze bloki danych znajdują się na kilku dyskach. (N-1)/N, czyli 66% lub więcej RAID 4 (striping z kodami parzystości) Dane są dzielone na poziomie bloków pomiędzy kilka dysków, kontroler oblicza kody parzystości (XOR) i zapisuje je na dodatkowym dysku. Odporność na awarie jednego dysku, odzyskanie zawartości macierzy jest możliwe dzięki kodom parzystości. Małe bloki danych nie są rozsiane po wszystkich dyskach, stąd dobra wydajność transakcji, za to wolniejsze transfery sekwencyjne (jeden dysk zawsze obciążony bardziej niż reszta). (N-1)/N, czyli 66% lub więcej RAID 5 (striping z kodami parzystości na wszystkich dyskach) Poszczególne bloki danych są rozmieszczane na wielu dyskach macierzy, na ich podstawie kontroler oblicza kody parzystości i również zapisuje je na różnych napędach. Odporność na awarie jednego dysku, odzyskanie zawartości macierzy jest możliwe dzięki kodom parzystości. Dobra wydajność transakcji, dobre wyniki przy dużym obciążeniu, ale stosunkowo wolny zapis, bo jest konieczne obliczanie kodów parzystości. (N-1)/N, czyli 66% lub więcej N liczba dysków w macierzy 26

27 Kontrolery Interfejsy IDE (Integrated Drive Electronics) opracowany w 1987r. Najbardziej popularny interfejs. Pozwala na podłączenie dwóch komponentów (HDD lub CD-ROM) lub czterech w nowszej, rozszerzonej wersji Enhanced IDE. Transfer jaki oferuje ten interfejs jest zróżnicowany. W zależności od stopnia zaawansowania technologii dyskowej oraz związanym z nią trybem przesyłania danych (PIO - Programmed Input Output), który ustawia się w BIOS-e komputera. Przepustowość kontrolera może wynosić: PIO-0-4,1 MB/s, PIO-2-8,3 MB/s, PIO-3 (Fast ATA) - 13,3 MB/s, PIO-4 (Fast ATA-2) - 16,6 MB/s, Ultra ATA - 33,3 MB/s. 27

28 Interfejsy Interfejsy SCSI (Small Computer System Interface) opracowany w 1986r. Określa bardziej standard magistrali niż interfejs dysku. Włożenie w gniazdo rozszerzenia adaptera SCSI jest właściwie dodaniem nowej magistrali. Zaletą systemu SCSI jest możliwość podłączenia znacznie większej liczby urządzeń do jednej karty adaptera, niż w przypadku IDE i EIDE. Łączenie urządzeń SCSI odbywa sie na zasadzie łańcucha o max. 7 elementach (adapter jest 8). Każdy z nich może być początkiem kolejnego ośmioelementowego łańcucha. Do magistrali rozszerzeń można podłączyć do 4 adapterów SCSI. 28

29 SATA (ang. Serial Advanced Technology Attachment, Serial ATA) szeregowa magistrala komputerowa, służąca do komunikacji pomiędzy adapterami magistrali hosta a urządzeniami pamięci masowej, takimi jak dyski twarde, napędy optyczne i taśmowe. SATA jest bezpośrednim następcą równoległej magistrali ATA (IDE). 3 generacje: Interfejsy cd. SATA I umożliwia szeregową transmisję danych z maksymalną przepustowością 1,5 Gbit/s. SATA II oferuje przepustowość 3,0 Gbit/s. SATA 3, zaprezentowana oficjalnie po raz pierwszy 27 maja 2009 roku udostępnia przepustowość 6,0 Gbit/s. Inne interfejsy esata (external SATA) zewnętrzny port SATA 3 Gbit/s, przeznaczony do podłączania pamięci masowych zewnętrznych. Celem jest zapewnienie identycznej prędkości przesyłania danych w urządzeniach zewnętrznych, jaka osiągalna jest dla napędów wewnętrznych. USB (Universal Serial Bus uniwersalna magistrala szeregowa) rodzaj sprzętowego portu komunikacyjnego komputerów. Został opracowany przez firmy Microsoft, Intel, Compaq, IBM i DEC. 29

30 Master Boot Record i Najważniejsze informacje o strukturze danych muszą się znajdować w ściśle zdefiniowanym miejscu na powierzchni nośnika. W pierwszym sektorze dysku (cylinder 0, głowica 0, sektor 1) zlokalizowany jest Master Boot Record. BIOS komputera znajdzie tu program, który odpowiedzialny jest za wczytanie sektora startowego (bootsektora) z aktywnej partycji dysku. Informacja, która partycja jest aktywna, umieszczona jest w tablicy partycji. Tablica ta znajduje się podobnie jak MBR w pierwszym sektorze dysku, który kończy się właśnie na niej. Pozostały fragment ścieżki 0 w cylindrze 0 jest pusty. Można w nim umieścić dyskowego menedżera. Tu zagnieżdżają się również wirusy bootsektora. Partycje Partycja główna rozpoczyna się w miejscu o "współrzędnych": cylinder 0, głowica 1, sektor 1, a kończy się zawsze w miejscu dowolnego cylindra. Pierwszym sektorem partycji głównej jest sektor startowy. Od drugiego sektora zaczyna się tablica przydzieleń zbiorów (np. FAT), tuż za nią znajduje się jej awaryjna kopia. Ile sektorów zajmuje tablica zależy od rozmiaru partycji. Wielkość tablicy zachowana jest w bootsektorze. Katalog główny znajduje się zwykle za w/w tablicą. Następnie jest miejsce na właściwy obszar danych. 30

31 Partycja rozszerzona Partycja rozszerzona zaczyna się zawsze na granicy cylindrów - np. z początkiem cylindra X (X>0), przy głowicy 0 i w sektorze 1. W odróżnieniu od partycji głównej, partycja rozszerzona nie posiada sektora startowego, lecz zaczyna się od razu od tablicy partycji, której pierwszy wpis oznacza pierwszy napęd logiczny na tej partycji. Drugi wpis odsyła do partycji rozszerzonej, która stanowi kolejny napęd logiczny; i tak dalej, aż zostaną poprzydzielane wszystkie napędy logiczne. Katalog Główny Dzięki informacjom zawartym w sektorze startowym system operacyjny zna rozmiar partycji, liczbę ścieżek, sektorów na ścieżkę i bajtów na sektor. Poprzez katalog główny system operacyjny dowiaduje się gdzie zaczyna się właściwy obszar danych. KG jest jedynym katalogiem tworzonym podczas operacji formatowania. 31

32 SSD (Solid State Drive) Zasada działania podobna do pamięci flash. Podstawową zaletą SSD jest brak ruchomych części. Zdecydowanie krótszy czas dostępu do danych (kilkadziesiąt razy). Cicha praca. O wiele większa odporność na uszkodzenia mechaniczne (powodowane np. wstrząsami w czasie pracy lub upadkiem z wysokości). SSD (Solid State Drive) cd. Szeroki zakres temperatur pracy, których magnetyczne dyski HDD nie były przez wiele lat w stanie znieść. Nośniki SSD mogą być przystosowane do stałej pracy w zakresie temperatur pracy od -40 C aż do +85 C (dotyczy wyłącznie dysków opartych o NAND). 32

33 Zapis prostopadły (ang. Perpendicular recording) sposób zapisu danych na dyskach twardych, w którym domeny magnetyczne nie są ułożone równolegle (ang. longitudinal recording), lecz prostopadle do powierzchni talerza. Firmie Hitachi udało się osiągnąć zagęszczenie równe 230 Gb na cal 2. Granicą możliwości jest 1 Tb na cal kw. ograniczenie wynikające z występowania zjawiska superparamagnetyzmu. Powoduje ono, że bity mogą zmieniać swoją wartość pod wpływem zmian temperatury, co skutkuje uszkodzeniem danych. Zapis prostopadły film z Hitachi ng_head/pr/perpendicularanimation.html 33

34 Dziękuję za uwagę 34