Контроллер - диск
Cтраница 3
Контроллер управляет своим устройством ввода-вывода и регулирует доступ к шине для этого. Например, если программа запрашивает данные с диска, она посылает команду контроллеру диска, который затем отправляет команды поиска и другие команды на диск. После нахождения соответствующей дорожки и сектора диск начинает передавать контроллеру данные в виде потока битов. Задача контроллера состоит в том, чтобы разбить поток битов на куски и записывать каждый такой кусок в память по мере их накопления. Отдельный кусок обычно представляет собой одно или несколько слов. Когда передача данных заканчивается, контроллер вызывает прерывание, вынуждая центральный процессор приостановить работу текущей программы и начать выполнение особой процедуры. Эта процедура называется программой обработки прерывания и нужна, чтобы проверить ошибки, произвести необходимые действия в случае их обнаружения и сообщить операционной системе, что процесс ввода-вывода завершен. Когда программа обработки прерывания завершена, процессор возобновляет работу программы, которая была приостановлена в момент прерывания. [31]
Основная идея RAID состоит в следующем. Рядом с компьютером ( обычно большим сервером) устанавливается бокс с дисками, контроллер диска замещается RAID-контроллером, данные копируются на RAID-массив, а затем производятся обычные действия. Иными словами, операционная система воспринимает RAID как SLED, при этом у RAID-массива выше производительность и надежность. Поскольку SCSI-диски обладают высокой производительностью при довольно низкой цене, при этом один контроллер может управлять несколькими дисками ( до 7 дисков на 8-битных моделях SCSI и до 15 на 16-битных), то естественно, что большинство устройств RAID состоит из RAID SCSI-контроллера и бокса SCSI-дисков, которые операционная система воспринимает как один большой диск. Таким образом, чтобы использовать RAID-массив, не требуется никаких изменений в программном обеспечении, что очень выгодно для многих системных администраторов. [32]
Управление работой жесткого диска выполняет специальное аппаратно-логическое устройство - контроллер жесткого диска. В настоящее время функции контроллеров дисков частично интегрированы в сам жесткий диск, а частично выполняются микросхемами, входящими в микропроцессорный комплект ( чипсет), хотя некоторые виды высокопроизводительных контроллеров жестких дисков по-прежнему могут поставляться на отдельной плате. [33]
 |
Типичная временная диаграмма сигналов квитирования в цикле считывания ВВ. [34] |
Часто МП работает в таких конфигурациях, когда управлять системной шиной могут несколько модулей. Такой обмен управления шиной необходим при ПДП. В передачах ПДП шиной распоряжается ВУ, например контроллер диска, и обмен данными производится непосредственно с памятью без участия ЦП. Доступ к шине определяется как временной интервал, когда устройство распоряжается линиями адреса и данных системной шины. [35]
Мы рассматриваем только кэширование дисков, осуществляемой с помощью программ - программное кэширование. А бывает также аппаратное кэширование, при нем кэш-буфер и управляющая им программа встроены в контроллер дисков. Аппаратное кэширование стоит дороже и применяется в высокопроизводительных серверах. [36]
Дисковый кэш может быть реализован с помощью либо операционной системы, либо специализированного контроллера кэша. Реализация с помощью операционной системы требует привлечения дополнительных программных средств, а также выделения пространства памяти для размещения буфера. Специализированный кэш-контроллер воспринимает от операционной системы запросы, которые при его отсутствии направлялись бы в контроллер диска. Если требуемые данные находятся в кэше, они передаются в систему без участия в этом действии контроллера дисковой памяти, а если этих данных в кэше не оказывается, кэш-контроллер препровождает полученную команду в контроллер дисковой памяти. Когда данные считываются из дисковой памяти, кэш-контроллер заносит их копию в кэш-память. [37]
Мы рассматриваем только кэширование дисков, осуществляемой с помощью программ - программное кэширование. А бывает также аппаратное кэширование, при нем кэш-буфер и управляющая им программа встроены в контроллер дисков. Аппаратное кэширование стоит дороже и применяется в высокопроизводительных серверах. [38]
Во-вторых, дело в том, что как только началась операция чтения с диска, биты начинают поступать с постоянной скоростью, независимо от того, готов контроллер диска их принимать или нет. Если контроллер диска попытается писать эти данные напрямую в память, ему придется делать это по системной шине. Если при передаче очередного слова шина окажется занятой каким-либо другим устройством ( например, использующим ее в пакетном режиме), контроллеру диска придется ждать. Если следующее слово с диска прибудет раньше, чем контроллер успеет сохранить предыдущее, контроллер либо потеряет предыдущее слово, либо ему придется сохранять его где-либо еще. Таким образом, необходимость внутреннего буферирования становится очевидной. При наличии внутреннего буфера контроллеру диска шина не нужна до тех пор, пока не начнется операция DMA. В результате устройство контроллера диска оказывается проще, так как при операции DMA пересылки данных параметр времени не является критичным. Некоторые древние контроллеры действительно напрямую обращались к памяти, обладая внутренним буфером небольшого размера, что часто приводило к ошибкам перегрузки при занятости шины. [39]
Во-вторых, дело в том, что как только началась операция чтения с диска, биты начинают поступать с постоянной скоростью, независимо от того, готов контроллер диска их принимать или нет. Если контроллер диска попытается писать эти данные напрямую в память, ему придется делать это по системной шине. Если при передаче очередного слова шина окажется занятой каким-либо другим устройством ( например, использующим ее в пакетном режиме), контроллеру диска придется ждать. Если следующее слово с диска прибудет раньше, чем контроллер успеет сохранить предыдущее, контроллер либо потеряет предыдущее слово, либо ему придется сохранять его где-либо еще. Таким образом, необходимость внутреннего буферирования становится очевидной. При наличии внутреннего буфера контроллеру диска шина не нужна до тех пор, пока не начнется операция DMA. В результате устройство контроллера диска оказывается проще, так как при операции DMA пересылки данных параметр времени не является критичным. Некоторые древние контроллеры действительно напрямую обращались к памяти, обладая внутренним буфером небольшого размера, что часто приводило к ошибкам перегрузки при занятости шины. [40]
 |
Компьютерная система с несколькими шинами. [41] |
Давайте начнем с того, как работают шины. Некоторые устройства, связанные с шиной, являются активными и могут инициировать передачу информации по шине, тогда как другие являются пассивными и ждут запросов. Активное устройство называется задающим устройством, пассивное - подчиненным устройством. Когда центральный процессор требует от контроллера диска считать или записать блок информации, центральный процессор действует как задающее устройство, а контроллер диска - как подчиненное устройство. Контроллер диска может действовать как задающее устройство, когда он командует памяти принять слова, которые считал с диска. Несколько типичных комбинаций задающего и подчиненного устройств указаны в табл. 3.3. Память ни при каких обстоятельствах не может быть задающим устройством. [42]
Когда выбирается этот вид RAID, контроллеры дисководов управляют всеми его операциями. Контроллеры RAID-дисков обычно дороже стандартных. Однако дополнительные денежные затраты компенсируются улучшением функционирования системы, так как контроллер обеспечивает обработку информации внутри аппаратуры, а не расходует ценное время центрального процессора основной системы. Это означает, что операционная система не имеет отношения к дополнительной работе, выполняемой контроллером диска. [43]
К достоинствам программ-мониторов относится их способность обнаруживать и блокировать вирус на самой ранней стадии его размножения, что бывает очень полезно в случаях, когда давно известный вирус постоянно выползает неизвестно откуда. К недостаткам относятся существование путей обхода защиты монитора и большое количество ложных срабатываний. Существуют аппаратные реализации некоторых функций мониторов, в том числе встроенные в BIOS. Однако, как и в случае с программными мониторами, такую защиту легко обойти прямой записью в порты контроллера диска, а запуск DOS утилиты FDISK немедленно вызывает ложное срабатывание защиты. [44]
Давайте начнем с того, как работают шины. Некоторые устройства, связанные с шиной, являются активными и могут инициировать передачу информации по шине, тогда как другие являются пассивными и ждут запросов. Активное устройство называется задающим устройством, пассивное - подчиненным устройством. Когда центральный процессор требует от контроллера диска считать или записать блок информации, центральный процессор действует как задающее устройство, а контроллер диска - как подчиненное устройство. Контроллер диска может действовать как задающее устройство, когда он командует памяти принять слова, которые считал с диска. Несколько типичных комбинаций задающего и подчиненного устройств указаны в табл. 3.3. Память ни при каких обстоятельствах не может быть задающим устройством. [45]
Страницы: 1 2 3 4