TEMA 6.- INTERFACES PARA DISCOS DUROS. nexo de conexión que facilita la comunicación entre dos dispositivos

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1 TEMA 6.- INTERFACES PARA DISCOS DUROS 1. Introducción Interfaz: Adaptador: nexo de conexión que facilita la comunicación entre dos dispositivos convierte las señales del computador a las que necesita el controlador Controlador: genera las señales que controlan los mecanismos del dispositivo y la comunicación con la CPU El interfaz puede estar: - entre la CPU y el controlador - entre el controlador y el dispositivo El controlador puede estar: - separado - junto con el dispositivo - junto con la CPU 1

2 El modelo abstracto de interfaz se suele dividir en 4 capas: - Física: - define los tipos de cables y conectores - define los valores de las señales eléctricas y temporización de las mismas - Protocolo: - define el formato de las instrucciones y datos - define la corrección de errores - define el proceso usado en las transmisiones - Modelo de dispositivo: tipo de dispositivos que se pueden conectar - Instrucciones: instrucciones que deben entender los dispositivos 2

3 2. Interfaces de discos duros Consta de varias componentes: - Amplificador - Separador de datos: Genera la señal de reloj lee los datos - Formateador: lee las cabeceras convierte de serie a paralelo - Controlador: gestiona lectura/escritura gestiona posicionamiento gestiona codificación (MFM, RLL) - Adaptador: permite la conexión al bus 3

4 3. Interfaz ST506/412 Transferencia de datos: 5MHz Motor paso a paso (1 pulso/ms) Discos con 16 cabezas 4 discos ST412 -> buffer de pulsos => +rapidez Controlador contiene separador de datos Tres cables: J1: 34 hilos, control, en cadena, configuración simple J2: 20 hilos, datos, configuración diferencial J3: alimentación Necesita un terminador 4

5 Señales del conector J2 Señal Origen Descripción +MFM_write_data Contr Datos a escribir -MFM_write_data Contr +MFM_read_data Disco Datos leídos -MFM_read_data Disco Drive_selected Disco Disco está seleccionado Señales del conector J1 Señal Hilos Origen Descripción Head_select 4 Contr Selecciona la cabeza Write_gate 1 Contr Activa corriente escritura Direction_in 1 Contr Dirección del giro del motor Step 1 Contr Paso del motor Drive_select 4 Contr Selecciona el disco Write_fault 1 Contr Error de escritura Track0 1 Disco Cilindro 0 Index 1 Disco Inicio de pista Ready 1 Disco Dispositivo listo Seek_complete 1 Disco Cilindro localizado No tiene un protocolo bien definido. Interfaz ESDI: desarrollado por Maxtor (1983) Incluye separador de datos Mismo cableado que ST506 Dobla número de sectores Transferencia de datos: 20 MHz 5

6 4. Interfaz IDE (Compaq, 1984) Objetivo: incluir la controladora de disco duro en la unidad de disco. Normas: ATA (1988) ATA-2 (1995): mayor velocidad de transferencia y más comandos ATAPI: usa IDE como interfaz físico y comandos SCSI (CD-ROMs) ATA-3: nuevos comandos EIDE: no estándar, depende del fabricante El adaptador sólo contiene algunas puertas lógicas. Modelo lógico del disco IDE - Zone bit recording (MZR) - Direccionamiento físico (CHS mode) - modo nativo (tal como es) - modo traducido (17 sectores/pista, múltiples cabezas). - Máximo: 127 GB - Direccionamiento lógico (LBA mode) secuencia de bloques no conoce la geometría física 6

7 - Tratamiento de errores: dos aproximaciones - Marcar sectores defectuosos - Reubicar sectores defectuosos (CHS traducido o LBA) cada pista incluye sectores de reemplazo mejor -> deplazar sectores vecinos - Buffer de sectores: un solo puerto doble puerto -> no necesita entrelazado de sectores 7

8 5. Interfaz SCSI (Small Computer System Interface) Interfaz independiente de la unidad básica Dos implementaciones: CPU 1 dispositivo CPU varios dispositivos Usado en RAID Tipos de dispositivos: iniciador(es) y target(s) Comunicación: secuencia determinada de eventos agrupados por funcionalidad (=fases) 8

9 5.1 Interfaz física 18 señales: 9 de control y 9 de datos (8 bits + paridad) Implementación de las señales: Simple (6 metros) Diferencial (25 m) Cable de 50 hilos, en cadena. Necesita terminadores Señal Origen Descripción BSY Iniciador Bus ocupado Target SEL Iniciador Target Selecciona target Selecciona iniciador C/D Target Control/Datos I/O Target Input/Output MSG Target Mensaje REQ Target Petición ACK Iniciador Confirmación ATN Iniciador Atención RST Iniciador Reset DB(0:7) DBP Target Iniciador Target Datos y paridad impar 9

10 5.2 Protocolo Fases del bus SCSI Transferencias asíncronas a 3MHz a) Bus libre: SEL y BSY inactivas más de 400 ns b) Arbitraje - Dispositivo detecta bus libre - Dispositivo activa BSY y su bit ID - Dispositivo examina byte de datos y comprueba prioridad - Dispositivo ganador activa SEL 10

11 c) Selección (iniciador selecciona target) - Iniciador tiene BSY y SEL activas - Iniciador pone su ID y el del target - Iniciador desactiva BSY - Target activa BSY - Iniciador libera SEL d) Reselección Target selecciona iniciador Similar a fase de selección 11

12 e) Transferencias de datos Protocolo REQ/ACK Mediante las señales C/D, I/O y MSG distingue: - Mensaje - Datos - Estado - Comandos 5.3 Modelo de dispositivo y comandos 10 tipos de dispositivos SCSI (discos duros, cintas magnéticas, impresoras, etc) Modelo de dispositivo => conjunto de parámetros que define sus características (capacidad, tamaño del bloque, etc). Comandos => dependen del dispositivo Iniciador solicita comando y target lo ejecuta Generales: estado, identificación 5.4 Otras normas FAST SCSI -> transferencias síncronas a 10 MHz WIDE SCSI -> transferencias de bits datos 2 cables: compatible, REQA/ACKA adicional, REQB/ACKB 12

13 6. IDE/ATA FRENTE A SCSI Ninguno es mejor que el otro, depende del estándar que se compare y del número de dispositivos a conectar. Varios discos => SCSI (8, 16 y hasta 32) Uno o dos discos => ATA (más económico) Estándar Transferencia Disp. Frec. Longitud de palabra SCSI-1 5 MB/s 7 5 Mhz 8 SCSI-2 (Fast SCSI) 10 MB/s 7 10 Mhz 8 SCSI-2 (Wide 20 MB/s Mhz 16 SCSI) SCSI-3 (Ultra 20 MB/s 7 20 MHz 8 SCSI) SCSI-3 (Ultra 40 MB/s MHz 16 Wide) Ultra2 40 MB/s 7 40 MHz 8 Ultra Wide 2 80 MB/s MHz 16 Ultra MB/s MHz 16 ATA MB/s 2 16 ATA-2 16 MB/s 2 16 Ultra ATA/33 33 MB/s 2 16 Ultra ATA/66 66 MB/s 2 16 Ultra ATA/ MB/s 2 16 Ultra ATA/ MB/s 2 16 Lo que sí es cierto es que los discos SCSI suelen ser más robustos. 13