TEMA 6.- INTERFACES PARA DISCOS DUROS 1. Introducción

TEMA 6.- INTERFACES PARA DISCOS DUROS
1. Introducción
Interfaz:
nexo de conexión que facilita la comunicación
entre dos dispositivos
Adaptador:
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
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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
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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
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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
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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
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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
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- 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
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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)
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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
BSY
Origen
Iniciador
Target
SEL
Iniciador
Target
C/D
Target
I/O
Target
MSG
Target
REQ
Target
ACK
Iniciador
ATN
Iniciador
RST
Iniciador
Target
DB(0:7) Iniciador
DBP
Target
Descripción
Bus ocupado
Selecciona target
Selecciona iniciador
Control/Datos
Input/Output
Mensaje
Petición
Confirmación
Atención
Reset
Datos y paridad impar
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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
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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
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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 16-32 bits datos
2 cables: compatible, REQA/ACKA
adicional, REQB/ACKB
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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.
SCSI-1
SCSI-2 (Fast SCSI)
SCSI-2 (Wide
SCSI)
SCSI-3 (Ultra
SCSI)
SCSI-3 (Ultra
Wide)
Ultra2
Ultra Wide 2
Ultra 3
5 MB/s
10 MB/s
20 MB/s
7
7
15
Longitud
de
palabra
5 Mhz 8
10 Mhz 8
10 Mhz 16
20 MB/s
7
20 MHz 8
40 MB/s
15
20 MHz 16
40 MB/s
80 MB/s
160 MB/s
7
15
15
40 MHz 8
40 MHz 16
40 MHz 16
ATA-1
ATA-2
Ultra ATA/33
Ultra ATA/66
Ultra ATA/100
Ultra ATA/133
4.1 MB/s
16 MB/s
33 MB/s
66 MB/s
100 MB/s
133 MB/s
2
2
2
2
2
2
16
16
16
16
16
16
Lo que sí es cierto es que los discos SCSI suelen ser más
robustos.
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