Input és Output 1
RAM lemezek Blokkos eszközök Memória egy részének lefoglalása Lemezhez hasonló használat Nem állandó jellegű tárolás, de rendkívül gyors elérés Hasznos telepítésnél 2
Blokkos eszközök Lemezek RAID 3
Lemezek Logikai felépítés: blokkok egy dimenziós tömbje Fizikai felépítés: 4
Lemezkezelés Lemez hozzáférések sorrendje nagyon fontos Nagy a sebesség különbség a memória és a lemez között Az átviteli sebesség nagyban függ A kérések sorrendjétől -> lemezfej ütemező Az adatok elhelyezésétől a lemezen -> file rendszer A lemezfej ütemezőnek ismernie kell a lemez geometriáját 5
Lemez geometria Fizikai geometria Virtuális geometria A lemez konstans sebességgel forog. Belső zónák rövidebbek, a fej lassabban mozog felettük. Külső zónák nagyobb területűek, több adatot képesek tárolni. 6
Merevlemez művelet A merevlemez egy mozgó eszköz: pontosan kell pozicionálni az olvasáshoz Egy lemez műveletet befolyásol Várakozási idő: a processzus várakozik az eszközre, hogy hozzáférjen Hozzááférési idő: a lemez fej pozicionálás Transzfer idő: szektorok olvasása/írása a fej alatt 7
Alacsony formátum Egy szektor beolvasása után az adatot át kell adni az operációs rendszernek. Ez sajnos időt vesz el és amikor a következő kérés bejön elmulasztja a szektort. No interleaving Interleaving Dupla interleaving 8
Alacsony formátum Modern eszközök nem használják az interleaving technikát, inkább beolvassák az egész track-et az eszközvezérlő cache-ébe 9
Lemezfej ütemező Egy blokk olvasásának, írásának idejét 3 tényező befolyásolja Keresési idő (domináns): T S A fej mozgatása a megfelelő pályára Forgatási késleltetés Forgási sebesség: r 10 000 rpm, egy fordulat 6 ms, átlagos késleltetés 3 ms Aktuális transzfer idő b byte, N byte per sáv T = b r N 10
Lemezfej ütemező Egy lemezhez több I/O kérés is befuthat A kérések véletlenszerű feldolgozása nagyon rossz hatékonysághoz vezet 11
FIFO, First-In-First-Out ütemező Ahogy bejönnek a kérések úgy dolgozzuk fel Fair, igazságos (nincs éheztetés) Hosszú válaszidő, kis sávszélesség Néhány processzusig jó Sok processzus esetén a random felé tart 12
FIFO Fej mozgása: 640 cylinder 13
SSTF, Shortest Seek Time First Az aktuális pozícióból kiindulva a legkevesebb fej mozgatást igénylő kérést szolgálja ki 14
SSTF Fej mozgása: 236 cylinder 15
Elevator, lift algoritmus (SCAN) Pásztázó algoritmus A fej a lemez egyik végétől a másikig halad Az útba eső kéréseket szolgálja ki Sávszélesség nagy, nincs kiéheztetés 16
SCAN Fej mozgása: 208 cylinder 17
Olyan mint a SCAN, de C-SCAN Ahogy a fej az egyik irányba mozog kicsolgálja a kéréseket Ha elér a lemez végére, azonnal az elejére ugrik a fej 18
C-SCAN 19
Egyéb trükkök Kiszolgálási idő csökkentése Az összetartozó adatok legyenek egymás mellett A leggyakrabban használt adatok legyenek a lemez közepén Tároljuk a leggyakoribb adatokat többször Olvassunk, írjunk egyszerre több blokkot Adattömörítés 20
RAID SLED: Single Large Expensive Disk Redundant Array of Inexpensive Disks Olcsó lemezek redundáns tömbje Általában hardware-ben van implementálva Software RAID egyre gyakoribb a modern operációs rendszerekben Lemezek tönkremenetele elleni védelem, redundancia Egy virtuális lemez jön létre, nem kell új interface 21
RAID 0 Diszkeket fűzünk össze Logikai blokkokat felváltva osztjuk ki Párhuzamos I/O műveletek, gyorsabb Nagyobb teljesítmény Nincs redundancia Adatvesztés nő Blokknál nagyobb egység (strip) 22
RAID, virtuális lemez 23
RAID 1 Lemez tükrözés Minden adatot két független lemezen tárolunk Fele tárolókapacitás Adatvesztés esélye csökken Egyszerű, de drága 24
RAID 0+1, 1+0 25
RAID 2, 3 RAID 2 Redundancia Hamming kódolással Memóriához hasonló RAID 3 26
RAID 4 RAID 0-t kiegészítjük egy paritás lemezzel Egy lemez kiesése esetén a paritás lemez és a többi lemez segítségével helyreállítható az adat 27
Előnyök: RAID 4 Viszonylag olcsó Egy blokk olvasásához egy lemez kell Független olvasások, párhuzamosítás Hátrányok Az írás nem párhuzamosítható A paritás lemezt minden írás használja A lemezek igénybevétele nem egyforma 28
RAID 5 RAID 4 javítása A paritás blokkot az adatok közé keverjük A lemezek igénybevétele egyforma 29
RAID 6 Több paritás blokk, több lemezen 30
RAID Magas megbízhatóság: 1, 5, 0+1, 1+0 Nagy teljesítmény: 0, 1, 0+1, 1+0 Alacsony költség: 0, 5 Bármelyik kettőt teljesíthetjük 31
Egyszerűbb szerkezet Egyszerűbb vezérlő Hajlékony lemez Operációs rendszernek több a munkája Nem használnak lemezfej ütemezőt Szigorúan egymás után fogadják és szolgálják ki a kéréseket Cserélhetők (merev lemezzel ellentétben) 32
Hajlékony lemez Többféle lemezformátum van 5.25 hüvelykes lemez 360 Kbyte -1.2 MB 3.5 hüvelykes lemez 360 Kbyte -1.44 MB Formátum meghatározás Magasabb számozású szektorok és pályavonalak olvasása (kizárásos alapon) Probléma lehet a hibás szektor 33
Hibakezelés Hibák Programozói hiba Nem létező szektor kérése Hibajavító kód átmeneti hibája Olvasófejen porszem van Hibajavító kód tartós hibája Lemez blokkja fizikailag káros Keresési hiba A 6. Cilinderhez küldött fej a 7. Cilinderhez mozdul Vezérlő hiba Vezérlő elutasítja a parancsok elfogadását 34
Programozói hiba A vezérlők ellenőrzik a paramétereket Elvileg nem kellene előfordulnia Ebben az esetben a legtöbb amit tehetünk, pillanatnyi lemezkérés hibát jelezni Reméljük hogy nem fog túl sokszor előfordulni 35
Időleges Porszemek Hibajavító kód hibája Ha hiba nem szűnik meg, hibás blokk Kerülni kell a használatát Állomány mely tartalmazza a hibás blokkokat Foglalásnál már nem próbálkozunk többet Olvasás még mindig problémás lehet Biztonsági mentésnél»ne sávonként mentsünk»állományonkénti olvasás biztonságosabb 36
Hibajavító kód hibája Hibás szektor Egy üres szektor használata Szektorok eltolása 37
Keresési hiba Általában mechanikus hiba Általában a vezérlő javítja a hibát Beállítja a hiba bitet Megpróbálja újra kalibrálni az eszközt Ha nem oldja meg a problémát, javítani kell az eszközt 38
Vezérlési hiba A vezérlő egy önálló kis számítógép Váratlan események Végtelen vezérlő ciklus Elveszít egy pályavonalat A legrosszabb esetre egy speciális áramkör Arra utasítja a vezérlőt, hogy mindent felejtsen el és újra állítsa be magát 39
Terminálok Régebben a számítógéppel terminálokon keresztül kommunikáltak a felhasználók Képernyő + billentyűzet + vezeték Csoportosítás Tárcímleképzéses csatoló Elektronikailag a számítógép része RS-232 szabványt használó, soros vonallal kapcsolódik Hálózati csatolón keresztül kommunikál 40
Tárcímleképzéses terminál 41
Tárcímleképzéses terminál A legegyszerűbb képernyő üzemmód Karakteres 25 x 80 1 byte -ASCII karakter 1 byte -karakter attribútuma 4000 byte Video memória Grafikus Pixel alapú 42
Tárcímleképzéses terminál A billentyűzet teljesen elvált Soros vagy párhuzamos vonalon kommunikál Minden billentyű leütéskor a CPU-hoz egy megszakítés érkezik Az I/Okapu kiolvasásával kapjuk meg a leütött karaktert 43
Egy olyan eszköz, mely RS-232 terminálok billentyűzetből és megjelenítőből áll soros vonalon bitenként kommunikál Csatlakozó 9 vagy 25 tűs Bitenként kell elküldeni a karaktereket Stop bit Start bit Paritás bit 44
Hálózati terminálok X Window System 45
Órajel megszakítás Az op. rsz. beállíthatja Programozható órák CPU felé (megszakítás) Impulzusok Számláló mely minden Impulzusnál csökken Zérus esetén, megszakítés és újratöltés Programozható kezdeti érték 46
Real-Time Clock (RTC) CPU-tól független CPU Cycle Counter Órák Linux alatt Idő múlásának nyilvántartása (gettimeofday) Időmérés Kernel Clock megszakítást generál fix intervallumokban 47
Idő karbantartása Óra szoftver Processzus csak a megadott ideig fusson CPU kihasználtság nyilvántartása alarm() rendszerhívás kezelése Watchdog időzítők Profilozás, statisztika 48
Alarm Több időzítő szimulálása egy órával Időzítés: 4203, 4207, 4213, 4215, 4216 Minden órajel csökkenti a Next signal számlálót Ha zérus lesz Elküldi a jelzést A lista elejéről betölti a következő számláló értéket 49
Unix 1970 jan 1 -től Windows 1980 jan 1 -től Idő karbantartása 50
Power management Energia egyre inkább probléma a hadrware tervezők számára Hosszú élettartamú akkumulátorok mobil eszközökhöz Hő kezelése Operációs rendszer tudja mi történik a gépen Jelentős szerep az energiakezelésben Kikapcsolhat egységeket Csökkentheti a teljesítményt (energia takarékosság) 51
Fogyasztási statisztika 52
Lemeznél Power management Időbe telik a leállítás és a felpörgetés Segít Bufferelés, RAM lemez Képernyőnél mely rész háttérvilágítását lehet lekapcsolni 53
Power management CPU alvó állapotba helyezhető Megszakítás ébreszti (a) a CPU teljes sebességen fut (b) a CPU fele sebességen fut Negyes akkor fogyasztás 54
ACPI Advanced Configuration and Power Interface Intel, Microsoft, Toshiba fejlesztette Definiál Hardware regisztereket Szilikonban implementálva BIOS interface Rendszer és eszköz állapotokat ACPI Thermal model 55
ACPI 56