Speichermedien Festplatten

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1 Speichermedien Festplatten Dr. Bernd Ebel, 22-26

2 Festplatten Aufbau Die Scheiben einer Festplatte sind über eine Zentralverankerung (Spindel) miteinander verbunden. Oberhalb und unterhalt jeder Scheibe befindet sich mindestens ein Arm mit einem Schreib- und Lesekopf. Der Arm kann an jeder beliebigen Stelle der Platte positioniert werden. Dr. Bernd Ebel, 22-26

3 Aufbau einer Festplatte Traditionell haben alle Spuren die gleiche Sektorenanzahl Folgen: Konstante Bitdichte: in den äußeren Sektoren sind mehr Bits platzierbar konstante Bit-Größe: Geschwindigkeit variiert in Abhängigkeit von Spurposition

4 Physikalische Formatierung Track/Spuren: Konzentrische Kreispfade auf jeder Scheibenseite; jede Spur erhält eine Nummer; die Spur liegt am äußeren Rand. Zylinder: Der Spurensatz, der auf allen Seiten der Platten im gleichen Abstand von der Mitte angelegt wird, sind Zylinder. Hardware und Software arbeiten häufig mit diesen Zylindern. Sektoren: Die Ausschnitte der Spuren werden als Sektoren bezeichnet. In ihnen kann eine bestimmte Datenmenge gespeichert werden. Dr. Bernd Ebel, 22-26

5 Aufbau einer Festplatte Track Sector Zylinder: Spuren aller Platten unter einem bestimmten Punkt Cylinder Head Platter Lesen/Schreiben von Daten in drei Phasen: Suchzeit: Positionierung des Armes über der Spur Rotationsverzögerung: Warten, bis gewünschter Sektor, unter Schreib/Lesekopf steht Kopfwechselzeit: Umschalten von einem Kopf zum nächsten im gleichen Zylinder Übertragungszeit: Übertragung der Bits eines Sektor durch Schreib/Lesekopf

6 Festplattendaten Weiterer Overhead durch Mittlere Suchzeit (von Festplattenherstellern angegeben): Steuerzeit: Verzögerung des Controllers Warteschlangenzeit: Wartezeit, bis Beendigung anderer Prozesse mit Festplattenzugriff Typischer Bereich: 8 ms bis 12 ms (Zeitsumme für alle Suchzugriffe) / (Anzahl der Suchzugriffe) Aber: Festplattenzugriffe ist von Datenposition auf Platte abhängig Tatsächliche Suchzeit kann bei nur 25% - 33% der angegebenen Zeit liegen!

7 Festplattendaten Rotationsverzögerung : Übliche Werte 3,6 bis 72 RPM etwa 16 ms bis 8 ms je Umdrehung mittlere Wartezeit: halbe Umdrehungszeit, die im Durchschnitt gebraucht wird, bevor der gewünschte Sektor an den Köpfen vorbeikommt Übertragungszeit ist abhängig von : Transfergröße (I.d.R. 1 Sektor): 1 KB / sector Umdrehungsgeschwindigkeit: 36 RPM bis 72 RPM Aufzeichnungsdichte: bits per inch (bpi) auf einer Spur Durchmesser : typische Werte 2.5 bis 5.25 Zoll Typische Übertragungszeiten: 2-8 MB/s

8 Festplattendaten mid-range bis high-end Festplatten haben Cache zum Speichern von Sektoren. Typ. Cache-Übertragungsraten: 16 MB/s Heutige Platten übertragen meist mehrere Sektoren parallel

9 Partitionen Eine Festplatte kann in einzelne in sich zusammenhängende Bereiche (Partitionen) aufgeteilt werden Wirken wie separate Laufwerke, werden durch fortlaufende eigenen Buchstaben gekennzeichnet Vorteile: Organisation der Dateien Schnellerer Datenzugriff Datensicherung der Verlagerung Effizientere Nutzung der Festplattenkapazität Primärpartitionen Gespeichert sind: Betriebssystem, Anwendungsprogramme, Dateien usw. PC wird von einer Primärpartition (C) aus gebootet. es können mehrer Primärpartitionen für versch. BS eingerichtet sein, aber es kann nur eine aktiv sein Erweiterte Partitionen Es handelt sich dabei um weitere physikalische Unterteilungen der Festplatte, für die eine logische Formatierung logische Laufwerke) vorgenommen wird. Dr. Bernd Ebel, 22-26

10 Dr. Bernd Ebel, 22-26

11 Aufzeichnungsverfahren FM-Verfahren ( Frequenzmodulation: frequency modulation): Einfachste Codiermethode Werden genausoviele Taktsignale wie Datensignale aufgezeichnet, dh. Vor jedem Datenbit wird ein Taktbit aufgezeichnet Dr. Bernd Ebel, 22-26

12 MFM-Verfahren (Modifizierte Frequenzmodulation) Wurde in den 8er Jahren bei Festplatten angewandt, heute nur noch bei Disketten Taktbit wird hier nur geschrieben, wenn das vorhergehende und das aktuelle Bit gleich sind So wird gewährleistet, dass ein Polwechsel bei gleichen Daten stattfindet Dr. Bernd Ebel, 22-26

13 RLL-Verfahren (Run Length Limit) Hier kommt kein Taktbit mehr vor, sondern mit verschlüsselt komplexen Bitketten so, dass die Anzahl der entsehenden Nullen zwischen zwei Einsen mindestens einen bestimmten Wert hat, aber auch höchstens einen anderen Wert annimmt RLL und seine verschiedenen abgewandelten Verfahren, werden bei moderenen Festplatten angewandt Dr. Bernd Ebel, 22-26

14 Im Beispiel von RLL 2.7 sieht dies wie folgt aus: Zwischen zwei aufgezeichneten Einsen sind immer mindestens zwei Nullen, aber auch nur höchstens sieben Nullen. Um die Bitketten zu verschüsseln, benutzt man eine Verschlüsselungstabelle: Datenbits Folge des Flußwechsels Wie man sieht, hat sich zwar die Datenbreite verdoppelt (um 2 Bit Datenbits zu schreiben, werden 4 Bits aufgezeichnet), aber wenn man die Packungsdichte der Flußwechsel genau so groß macht wie bei MFM, können ca. 5% mehr Daten als bei MFM auf einer Platte untergebracht werden. Bei einer RLL-Aufzeichnung sind aber gute Fehlerkorrekturverfahren nötig, da es sonst zu großen Problemen kommen würde, wenn man ein Bit falsch lesen oder verschlüsseln würde. Dr. Bernd Ebel, 22-26

15 Low-Level-Formatierung Hier werden die Sektoren und Spuren angelegt Erfolgt bei Schrittmotoren durch die Drehscheibe des Motors Bei Linearmotoren orientiert sich der Schreib/Lesekopf an den Servospuren Defekte Sektoren und Spuren werden makiert und die Geometrieinformation (4 Kopien) in die ersten beiden Spuren für die Autokonfiguration geschrieben Heutige Festplatten sind in den meisten Fällen schon low-level-formatiert. Dr. Bernd Ebel, 22-26

16 Perpendicular Recording Statt wie herkömmlich waagerecht, schreiben die neuen Platten die Bits senkrecht in die Magnetschicht Das erhöht die Datendichte und steigert die Kapazität um den Faktor 1 Zielstellung für 26/27 auf 3,5 -Medien bis zu 3 Tbyte zu speichern Dr. Bernd Ebel, 22-26

17 Perpendicular Recording Dr. Bernd Ebel, 22-26

18 Millipede Aufzeichnungsdichte 1TByte/sqinch Mikrosiliziumspitzen lesen/schreiben in einer Fläche von je 1 µm Seitenlänge -> sehr kurze Zugriffszeiten Einsatz: mobile Geräte Dr. Bernd Ebel, 22-26

19 Dataslide-Medien Magnetplatte als Datenspeicher vibriert zwischen zwei Schreib-Leseköpfe tragenden Platten um ca.,1 mm Das reicht, um mit einem Kopf 512 Byte zu adressieren Lesen und Schreiben gleichzeitig möglich Zugriffszeiten <,5 ms Kapazität z.z. bis 64 Gbyte Herstellung basiert auf Verfahren aus LCD-Technik Dr. Bernd Ebel, 22-26

20 Logische Formatierung Einrichtung eines Dateisystems für Partitionen. Aufgaben eines Dateisystems: Verwaltung der belegten und freien Speicher Verwaltung der Verzeichnisse und Dateinamen Festhalten, wo die unterschiedlichen Teile einer Datei auf der Festplatte gespeichert sind Dateisysteme FAT16 (File Allocation Table 16 bit) => DOS, Win 3x, Win 95 FAT32 (File Allocation Table 32 bit) => Win 95b/98 NTFS (New Technology File System) => Win NT/2 HPFS (High Performance File System) => OS/2 NetWare File System Novell Netware ET2 (Extended Filesystem 2) => Linux Dr. Bernd Ebel, ReiserFS (Reiser Filesystem) => Linux

21 Schnittstellenstandards ST 56/412, ESDI, (E)IDE, SCSI ST 56/412 : ST56 wurde198 von Seagate vorgestellt Fasste eine unglaubliche Menge von 5MB ST 412 folgte 1981 und konnte schon doppelte Menge von Daten annehmen Controller saß auf einer separaten Steckkarte im Board im Busslot Brachte die Daten im FM und MFM-Verfahren weiter Der ST 56/412 Controller kann max. 16 Köpfe und 123 Sektroen auswerten Belegung der ST56/412-Kabel Dr. Bernd Ebel, 22-26

22 ESDI 1981 von Maxtor entwickelt, Datenübertragungsrate max. 24Bit/s, aber in Praxis werden tatsächlich nur 115Bits/s Platten mit ESDI-Controller hatten i.d.r. 34 Sektoren pro Spur Obergrenze von ESDI sind 64 Köpfe aufgeteilt zu 4 Gruppen- á 16 Köpfe u. 496 Zylinder 7 Platten konnten an einen Controller gehängt werden Platte wurde mit einem 34adr. Steuer- u. einem 2adr. Datenkabel an Controller angeschlossen Belegung der ESDI- Kabel Dr. Bernd Ebel, 22-26

23 (E)IDE / (Ultra)-ATA EIDE Enhanced Intelligent/Integrated Drives Electronics, ist eine Weiterentwicklung des IDE-Standards EIDE bezeichnet man auch als ATA (Advanced Technology (AT) Attachement => ist aber nicht dasselbe EIDE definiert den Anschluß der Geräte, wie Pinbelegung, Stecker, Kabel etc. und ATA definiert das Protokoll mit dem die Daten über die Leitungen (IDE) transportiert werden Unterstützt bis zu 4 Laufwerke und ermöglicht den Anschluß von Festplatten. Laufwerken etc. Es wurde möglich ältere Festplatte mit den Neuen zu betreiben, aber hatte einen Nachteil, dass die schnellere sich der Geschwindigkeit der langsameren anpassen musste Für Datentransfer gibt es 2 Protokolle: den älteren PIO-Modus (Programmed Input/Output) und den neueren UDMA-Modus ( Ultra Direcet Memory Access) Bei PIO-Modus ist der Prozessor für jeden Lese-/Schreibvorgang verantwortlich Bei UDMA-Modus kann über den DMA-Controller direkt auf Arbeitsspeicher zugegriffen werden Hier kann sich Prozessor um andere Aufgaben kümmern => Ergebnis: System läuft schneller Dr. Bernd Ebel, 22-26

24 Modus IDE (ATA) PIO Übertragungsr ate 3,33 MByte / sek. IDE (ATA) PIO 1 5,22 MByte / sek. IDE (ATA) PIO 2 8,33 MByte / sek IDE Multiword-DMA 4,16 MByte / sek. IDE Multiword-DMA 1 E-IDE (Fast ATA-2) PIO 3 13,33 MByte / sek 16,66 MByte / sek 11,11 MByte / sek. E-IDE (Fast ATA-2) PIO ,66 MByte / sek IDE Multiword-DMA 2 Modus Ultra-DMA/ (ATA/16) Übertragungsrat e 16,66 MByte / sek. Ultra-DMA/1 (ATA/25) 25, MByte / sek. Ultra-DMA/2 (ATA/33) 33,33 MByte / sek. Ultra-DMA/3 (ATA/44) 44,4 MByte / sek. Ultra-DMA/4 (Ultra-TA/66) 66,66 MByte / sek. Ultra-DMA/5 (Ultra-ATA/1) 99,99 (1) MByte / sek. Ultra-DMA/6 (Ultra-ATA/133) 133 MByte / sek. Dr. Bernd Ebel, 22-26

25 Ultra-DMA-Modus (Ultra-ATA) Unterstützt höhere Datenübertragungsraten und enthält eingebaute Sicherheitsmechanismen Zusätzlich wird die Belastung des Prozessor durch Bus-MasterTreiber reduziert Dieser Treiber muss aktiv werden und bei Geräten die damit nicht umgehen können muss dieser deaktiviert werden Bus-Mastering ist ein Datentransfer-Verfahren für die Übertragung von Daten und Befehlen, bei dem der HostController direkt auf den Arbeitsspeicher zugreift Für alle Ultra-ATA Festplatten wird ein UDMA-Kabel benötigt Der Ultra-DMA Standard 133 ist abwärtskompatipel An diesen Controllern lassen sich auch andere Ultra-ATA Festplatten (66 und 1) betreiben Dr. Bernd Ebel, 22-26

26 S-ATA (Seriell ATA) Serial-ATA (S-ATA) ist der neue Anschluss-Standard bei IDE-Festplatten. Der aktuelle Standard S-ATA 1.a startet mit einer Datentransferrate von etwa 1,5 Gigabit pro Sekunde. Im Vergleich mit herkömmlichen ATA/133 Schnittstellen mit 133 MByte pro Sekunde ist dies ein nominaler Leistungszuwachs von annähernd 5%. Es ist ferner fraglich, ob die Performance der herkömmlichen parallelen ATA/66/1/133-Schnittstelle im gleichen Tempo weiterentwickelt wird oder ob vielmehr in naher Zukunft das Ende der parallelen ATASchnittstelle kommen wird. S-ATA 1.a ist weitgehend kompatibel zu bisherigen IDE/ATA-Anschlüssen, so dass keine besonderen Mainboard-BIOS-Updates oder Mainboard-Treiber benötigt werden zum Betrieb von S-ATA-Produkten. Vorteile: kleinere und preisgünstigere Steckverbindungen mit dünneren und längeren Kabeln, was in den meist engen PC-Gehäusen zu besserer Kühlung und leichterem Arbeiten führt Weiterhin werden bei geringerem Leistungsverbrauch höhere Geschwindigkeiten geboten. Dr. Bernd Ebel, 22-26

27 Serial ATA Serial-ATA verwendet eine serielle Art der Kommunikation zwischen Festplatte und Hostadapter, einen Kanal zum Senden und einen zum Empfangen von Daten Ähnlich wie bei USB und Firewire basiert dies auf einer seriellen Übertragung, während bisher bei IDE-Festplatten eine parallele Kommunikation eingesetzt wurde. Bei paralleler Kommunikation werden zwar immer gleichzeitig 8 Bit auf die Reise geschickt, aber dies hat den Nachteil, dass erst für alle 8 Bits geprüft werden muss ob die Daten korrekt übermittelt wurden Bei serieller Kommunikation dagegen gehen die Bits nacheinander auf die Reise wie die Perlen auf einer Kette. Dies ist wesentlich einfacher zu organisieren womit schnellere Datentransfers einfacher möglich sind. Und es ist günstiger in Silizium herzustellen und zu beschleunigen Dr. Bernd Ebel, 22-26

28 Die Verbindung zwischen Karte und S-ATA Festplatte ist ein schlankes meist rotes S-ATA Kabel, das vom kühlenden Luftstrom im Rechnergehäuse leicht umströmt wird. Es ist in den Längen 5cm, 7cm und 1cm verfügbar. Das Kabel besteht aus zwei einzeln geschirmten verdrillten Datenpaaren (Senden und Empfangen) mit je zwei Erdungsadern in einer vom Standard recht genau definierten Anordnung. Dr. Bernd Ebel, 22-26

29 1. Hersteller von S-ATA Festplatten Western Digital und Maxtor haben ihre ersten Serial-ATA-Festplatten vorgestellt. Die Maxtor Serial-ATA Retail-Kits sind mit 8 und 12 GByte Kapazität erhältlich sowie in Kürze auch mit 2 und 25 GByte. Die S-ATA-Laufwerke bieten eine Geschwindigkeit von 7.2 Umdrehungen pro Minute (UPM) und einen Zwischenspeicher von acht Megabyte. Die maximale theoretische Transferrate liegt bei 15 MByte pro Sekunde. Preise hat Maxtor für die neuen Serial-ATA-Laufwerke noch nicht bekannt gegeben. Für die 8 GByte-Ausführung wird der Straßenpreis bei 12 Euro liegen. Western Digital bietet mit der Caviar Special Edition vier SATA-15-Festplatten mit 12, 16, 2 und 25 GByte Kapazität an. Auch hier liegt der maximale theoretische Datendurchsatz bei 15 MByte pro Sekunde. Die weiteren technischen Daten fallen mit acht Megabyte Cache und 7.2 UPM ebenfalls identisch aus. Preise sind noch nicht bekannt, werden sich aber im Bereich der MaxtorLaufwerke bewegen." Dr. Bernd Ebel, 22-26

30 Fragen: Kann ich auch eine IDE Festplatte via S-ATA anschließen? Direkt nicht, aber mit einem Adapter mit Wandlerelektronik Wandelt das IDE-Signal in ein S-ATA-Signal um Und wie kommt der Strom in die Festplatte? Mit dem passenden Stromversorgungs-Adapter vom Standard5,25"-Anschluss auf den S-ATA-Anschluss. Dr. Bernd Ebel, 22-26

31 S-ATA II SATA/3 wurde Anfang 25 eingeführt. Firmen wie Western Digital, Samsung und Hitachi sowie Seagate vertreiben SATA/3-Festplatten bis zu einer Größe von 1 TB (1 GB). Der Leistungsdurchsatz von SATA/3 liegt bei maximalen 3 MByte/s, also theoretisch doppelt so schnell wie bei der ersten SATA-Generation. Diese Datenrate wird zwischen Controller und Festplattencache, dessen Größe zwischen 2 MB und 32 MB beträgt, auch durchaus ausgenutzt. Formulierungen wie SATA 3. Gbps. Dr. Bernd Ebel, 22-26

32 SATA II NCQ: Native Command Queuing. Mit diesem Standard wird die Verwaltung der Schreibund Lesevorgänge optimiert und beschleunigt. NCQ muss von Festplatte, Controller und Treiber unterstützt werden. esata: external SATA für externe Laufwerke, maximale Kabellänge: zwei Meter Datenrate von 3 MB/s HotSwap: Austausch des Laufwerks im laufenden Betrieb, ohne dass das System heruntergefahren werden muss Staggered Spinup: zeitverzögertes Einschalten mehrerer Laufwerke, um zum Beispiel das Netzteil nicht zu überlasten Port Multiplier: Der Port-Multiplier wird mit einem SATA-Port des Rechners verbunden und bietet vier oder mehr (bis zu 15) Anschlüsse für SATA-Laufwerke. Die Laufwerke teilen sich die verfügbare Übertragungsbandbreite. Wollen zum Beispiel drei Laufwerke gleichzeitig mit 5 MByte/s je Laufwerk übertragen, was selten vorkommen wird, können diese eine 1,5-Gbit/s-Strecke (15 MByte/s) auslasten. Port Selector: Mit einem Port-Selector kann zwischen zwei redundanten Übertragungsstrecken geschaltet werden. So kann man das Problem Single-Point-ofFailure (SPoF) umgehen: Zwei Rechner können auf dasselbe Laufwerk zugreifen. Die beiden Rechner müssen allerdings selbst festlegen, wer jeweils aktiv ist (immer nur einer). Diese Auswahl bzw. Umschaltung kann durch nicht-spezifizierte Mechanismen erfolgen. xsata: Mit xsata können die Laufwerke weiter entfernt (maximal acht Meter, wie bei Serial Attached SCSI) vom Rechner platziert sein als mit esata. Dazu benötigt man allerdings andere Kabel und Steckverbinder. Dr. Bernd Ebel, 22-26

33 SCSI Small Computer System Interface Standard für Schnittstellen und Bussysteme mit hohen Übertragungsraten. Im Gegensatz zu IDE, mit der pro Kanal nur zwei Geräte betrieben werden können, lassen sich an einen SCSI-Bus - abhängig vom SCSI-Standard - bis zu 15 Geräte gleichzeitig ansteuern. Richtig ausgelastet wird ein SCSI-Bus aber erst dann, wenn mehrer schnelle Komponenten der Kanal gleichzeitig benutzen SCSIBezeichnung SCSI 1 SCSI 2 5 pin 5 pin Fast SCSI Übertragu ng Anzahl der Daten- Kabellänge rate leitungen in Meter (MByte/s) 5 8 Anzahl der Geräte pin Wide SCSI 68 pin Ultra SCSI 68 pin 2 8 1,5 7 Ultra Wide SCSI 68 pin ,5 15 Ultra2 Wide SCSI 68 pin Ultra 16 SCSI 68 pin Ultra3 SCSI 68 pin Ultra 32 SCSI 68 pin k.a. 64 k.a. k.a. k.a. Ultra 64 SCSI Dr. Bernd Ebel, 22-26

34 SCSI 1 Mutter aller SCSI-Standards Definiert die asynchrone, 8Bit breite Datenübertragung mit max. 5 MByte pro Sek. Hierauf bauen alle Standards auf SCSI 2 Stellte einen erweiterten Befehlssatz zur Verfügung Max. Datendurchsatz auch hier bei my. 5 MByte pro Sek, wird aber bereits syncron realisiert SCSI 2 bezeichnet ebenfalls das Übertragungsprotokoll, welches allen Hostadaptern gemeinsam ist Auch ein Ultra-Wide-SCSI-Adapter kann ungeachtet der max. Geschwindigkeit mit dem SCSI 2 definierten Befehlssatz und Protokoll arbeiten Fast SCSI Erreicht einen Datensatz von 1 MByte pro Sek. Die Geschwindigkeitssteigerung bei der 8Bit-Variante liegt hierbei in der Verdopplung des auf 1 Hz Wide SCSI Heißt die Vereinbarung, in der der bis dahin 8 Bit breite Bus auf 16 erweitert wird Verdoppelung der Datenrate auf 1 MByte pro Sek. Fast Wide SCSI ergibt sich aus der Busbreitenverdopplung des Fast SCSI Standards von 8 auf 16 Bit Mit Adaptern diesen Typ s können Datenraten von 2 MByte pro Sek. bei einem Bustakt von 1 Hz erreicht werden Dr. Bernd Ebel, 22-26

35 Ultra SCSI Verdoppelung des üblichen Bustaktes und erreicht mit 8 Bit Breite einen Datendurchsatz von 2 MByte pro Sek. Ultra Wide SCSI Beschleunigt den Datentransfer bei einem mit 2 MHz getakteten 16 Bit SCSI-Bus auf stattlich 4 MByte pro Sek. Ultra 2 SCSI Kann mit einer Taktfrequenz von 4 MHz nur noch im sogenannten differentiellen Modus betrieben werden Hierbei werden durch Subtraktion der auf 2 Leitungen entgegengesetzt polarisiert übertragenen SCSI-Signale Störungen quasi herausgekürzt, da diese auf beiden Leitungen gleiche Polarität aufweisen Dieser Standard erreicht bei 8 Bit einen Datendurchsatz von 4 MByte pro Sek. Ultra 2 Wide SCSI Verfügt bei einem 16 Bit breiten Bus somit über eine Transferrate von 8 MByte pro Sek. Ultra 16 SCSI Datentransfer von 16 MByte pro Sek. Testet und verwaltet auf intelligente Art und Weise das Speicher-Netzwerk, so dass immer mit der höchsten Datentransferrate gearbeitet wird Ist diese Zuverlässigkeit nicht gewährleistet, läuft der Datentransfer problemlos mit dem niedrigeren Transfer weiter Ultra 3 Wide SCSI Verdoppelt die Datenübertragungsgeschwindigkeit auf 16 MByte pro Sek. Ohne die Taktfrequenz zu erhöhen Überprüft permanent alle SCSI-Geräte und stellt dann automatisch die optimale Übertragungsgeschw. Ein Verbessert die Datensicherheit Reduziert die Connect/Disconnect Zeiten am SCSI-Bus Verkleinert den Protokoll-Overhead und erhöht dadurch für die Nutzdaten verfügbaren Bandbreiten Dr. Bernd Ebel, 22-26

36 Festplatten Anschlußstecker im Vergleich Abbildung SCSI Stecker Centronix Device Fast SCSI Stecker Festplatten SCSI Stecker 5 pol. an SCSI Stecker an Wide SCSI Anschluss Dr. Bernd Ebel, 22-26

37 SCSI-Konnektoren Dr. Bernd Ebel, 22-26

38 Aufgabe Wo befindet sich der Terminator auf den folgenden Festplatten? Fujitsu M163SAU Conner CFP16S Dr. Bernd Ebel, 22-26

39 SCSI Controller und Geräte sollten vom gleichen SCSI-Standard sein SCSI-Bus muß am Anfang und am Ende terminiert sein Jedes SCSI-Gerät erhält einen eindeutigen SCSI-Ident Festplatten im BIOS als nicht installiert einstellen Dr. Bernd Ebel, 22-26

40 Einstellung SCSI-Id Bei neueren SCSI Geräten und Festplatten wird zum einstellen der SCSI - ID Nummern -7 meist ein Block mit 3 Jumpern verwendet. Die Einstellmöglichkeit sieht oft (aber nicht immer) wie folgt aus. (Jumper A,B,C gesetzt = ohne = ) A B C SCSIID Dr. Bernd Ebel, 22-26

41 Bei SCSI Nummern -15 werden Reihen mit bis zu 4 Jumpern verwendet das Schema sieht meist so aus: Jumper ABCD gesetzt= ohne=: ID A B C D Dr. Bernd Ebel, 22-26

42 Serial Attached SCSI Serial Attached SCSI (SAS) löst die bisherige parallele SCSI-Schnittstelle ab. Die parallele SCSI-Schnittstelle ist mit dem aktuellen Standard Ultra-32 SCSI an ihren physikalischen Grenzen angelangt. Das Hauptproblem ist die Signallaufzeit der einzelnen Bits auf dem parallelen Bus, diese kommen zu unterschiedlichen Zeiten am Ziel an. Daher muss die Taktrate am Bus so begrenzt werden, dass das langsamste und das schnellste Bit noch innerhalb einer Bit-Takt-Zeit am Ziel ankommen (genauer: zum Bit-Abtast-Zeitpunkt ausgewertet werden können). Die parallelen Schnittstellen werden zukünftig wieder durch serielle abgelöst, mit denen man sehr viel höhere Taktraten erreichen kann. Dr. Bernd Ebel, 22-26

43 SAS Für SAS sind im ersten Schritt Übertragungsraten von 2,4 Gbit/s (3 MByte/s) definiert. In der zweiten Ausbaustufe wird SAS mit 4,8 Gbit/s (6 MByte/s) arbeiten und in der dritten Ausbaustufe mit 9,6 Gbits/s (12 MByte/s). Als Modulation wird ein 8B1B-Code verwendet, was Zykluszeiten von 3 GHz, 6 GHz bzw. 12 GHz entspricht. Serial Attached SCSI ist eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung. Es entfallen daher die für SCSI typischen Terminatoren. Die Laufwerke und Controller handeln ihre Adressen selbständig aus, die Vergabe von SCSI-IDs entfällt damit ebenfalls. SAS übernimmt die SATA-Steckverbindungen. SATA-Endgeräte lassen sich an SAS-Hostcontrollern nutzen, jedoch (meist) nicht umgekehrt. Die SAS Spezifikation definiert drei Steckertypen: * SFF-8482-Stecker für interne Verbindungen. Entspricht dem SATA Stecker. * SFF-8484-Stecker für 4-kanalige interne Verbindungen. * SFF-847-Stecker für 4-kanalige externe Verbindungen. Wird auch bei Infiniband verwendet. Dr. Bernd Ebel, 22-26

44 Vergleich SATA - SAS Schnittstelle Übertragungsrate Spannungshub Impedanz Verbindungsart Leitungsbündelung Dual Channel Anschlusstechnik SAS 2,4, Gbit/s = 3 Mbyte/s mv / mv 1 Ohm voll duplex Port-Aggregation bei Festplatte Multi-Initiator SATA2 1,2 Gbit/s = 15 Mbyte/s mv / mv 1 Ohm halb duplex nein nein Single-Host oder Multilane Dr. Bernd Ebel, 22-26

45 Technische Parameter von Festplatten Speicherkapazität Die Speicherkapazität wird in MB bzw. GB angegeben Zugriffszeit Spur-zu-Spur Zugriff beschreibt die Zeit, die Actuator braucht, um den Kopf von einer Spur zur benachbarten zu verschieben. Die Wartezeit (Latenz) beschreibt die Zeit, die im Mittel Notwendig ist, wenn der Kopf in der entsprechenden Spur ist bis der gesuchte Sektor unter dem Kopf ist Die Latenz beträgt im Mittel so viel, wie für eine halbe Plattenumdrehung notwendig ist Die mittlere Positionierzeit gibt an, wie lange es dauert, bis der Kopf von einer zufälligen Spur zur Zielspur bewegt ist Latenz und Positionierzeit ergeben zusammen die Zugriffszeit Datenübertragungsrate Hier versteht man den Quotienten aus der übertragenen Datenmenge und der dafür benötigten Zeit Setzt sich aus 3 Komponenten zusammen Der Übertragung Platte Controller Der Verarbeitung im Controller Der Übertragung Controller Hauptspeicher MTBF Maen Time Between Failure, was so viel heißt, wie Arbeitszeit zwischen den Ausfällen Mit dieser Zeit gibt man die Zuverlässigkeit von Festplatten in Stunden an Dieser Wert wird über Statistik ermittelt, denn bei Werten von 1 Jahren und mehr, wären bei den Tests die FP schon völlig veraltet, ehe sie überhaupt auf den Markt kommt Dr. Bernd Ebel, 22-26

46 Modellvergleich Hersteller Fujitsu Fujitsu Modellbezeichnung MHT28AT MAP3735NP Kapazität (formatiert) 6 GB 73,5 GB Schnittstelle Ultra ATA-6 Ultra 32 Umdrehungen / min Transferrate 1 MBit/s? Latenz 7,14ms 2,99 ms Puffergröße 248KB? Datenpuffer 512 KB 8 MB Spur-zu-Spur Positionierzeit 1,5 typ. Millisekunden Read,3, Write,5 ms Durchschn. Suchzeit 8,5 ms 5,7 ms Zum Vergleich habe ich mir ein IDE und ein SCSI-Model herausgesucht. Leistungsklasse. Hiermit soll verdeutlicht werden, dass zwar auch mit der IDESchnittstelle eine beachtliche Leistung möglich ist, aber im High-End-Bereich SCSI klar die Nase vorn hat. Dr. Bernd Ebel, 22-26

47 Umgang mit Festplatten Nach Möglichkeit nicht fallen lassen Festplatten nach Möglichkeit horizontal einbauen, aber auch vertikal ist möglich Auf keinen Fall umgekehrt horizontal einbauen, da das Luftpolster die Köpfe in dieser Position evt. nicht halten und es zu einem Head-Crash kommt Das Luftpolster ist auch luftdruckabhängig, so dass es auch in größeren Höhen zu einem Head-Crash kommen kann Vor allem bei einem Betrieb in Notebooks, sollte man diese vor zu starken Magnetfeldern schützen Dr. Bernd Ebel, 22-26