Teoría de Sistemas Operativos I/O Departamento de Electrónica 2º Semestre, 2003 Gabriel Astudillo Muñoz

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1 Teoría de Sistemas Operativos I/O Departamento de Electrónica 2º Semestre, 2003 Gabriel Astudillo Muñoz http://www.elo.utfsm.cl/~elo321

2 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 2 Interfaz Integrated Drive Electronics / AT Attachment (IDE/ATA) Small Computer Systems Interface (SCSI)

3 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 3 Interfaz Integrated Drive Electronics / AT Attachment (IDE/ATA)} Modos de funcionamiento: (PIO, DMA, UDMA) Cables 80 Pines

4 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 4 Interfaz Integrated Drive Electronics / AT Attachment (IDE/ATA)} Tipos de cables IDE : 80 pines / 40 pines

5 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 5 Interfaz Integrated Drive Electronics / AT Attachment (IDE/ATA)} Canales IDE/ATA En la mayoría de las placas madres, existen 2 canales IDE: Primario y Secundario. Cada canal es capaz de manejar 2 dispositivos IDE/ATA. No se puede iniciar un segundo requerimiento en el mismo canal hasta que el primero se complete.

6 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 6 Interfaz Integrated Drive Electronics / AT Attachment (IDE/ATA)} Canales IDE/ATA Capacidad Máxima:  2 28 [bloques] * 512[Bytes/bloques] ~ 128[GB]

7 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 7 Small Computer Systems Interface (SCSI) Provee tasas de transmisión superiores a 80[MB/s] Se pueden tener más de 2 dispositivos por canal. Posee un acceso asincrónico. Permite que los dispositivos estén fuera del computador. Fue pensado para ser un interfaz de bus de sistema, no sólo de acceso a discos duros.

8 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 8 Protocolos y modos de transmisión:

9 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 9 Protocolos y modos de transmisión

10 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 10 Tipos de señalización: SE: Single Ended HVD: High Voltage Differential (Differential) LVD:Low Voltage Differential

11 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 11 Tipos de señalización: SE: Single Ended Utiliza lógica convencional: Voltaje Positivo  ‘1’ Voltaje 0  ‘0’ Dada la velocidad de transmisión de datos ( >5MB/s), se producen alteraciones de las señales  Existe una limitante en el largo del cable

12 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 12 Tipos de señalización: HVD: High Voltage Differential (Differential) Utiliza dos cables por cada señal, cada uno llevando la señal negativa del otro cable.  Mayor resistencia a degradaciones de la señal  Permite cables de conexión más largos.

13 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 13 Tipos de terminadores: Exiten 4 tipos: Pasivos, Activos, HVD, LVD. Dado que los buses de transmisión son de alta velocidad, se necesitan terminadores para evitar que las señales “reboten” al interior de los cables.

14 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 14 Algoritmo de despacho de bloques En plataformas multiproceso, se generan colas de requerimientos de I/O Las controladores de disco buscan minimizar el tiempo de búsqueda medio reduciendo Tiempo de posicionamiento.

15 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 15 Para análisis de Algoritmos: Considerar una cola de requerimientos en el siguiente orden de llegada: 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67 suponga que la cabeza está inicialmente en posición track 53 y moviéndose hacia el eje.

16 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 16 FCFS: First Come First Serve

17 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 17 SSTF: Shortest Seek Time First Puede causar starvation

18 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 18 SCAN Continúa en dirección de movimiento, sirviendo todos los requerimientos que ha encontrado en el camino Al llegar a un extremo cambia de dirección

19 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 19 C-SCAN Continúa en dirección de movimiento, sirviendo todos los requerimientos que ha encontrado en el camino Al llegar a un extremo regresa al inicio de las pistas

20 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 20 C-LOOK Modificación de C-SCAN No llega nuevamente al extremo

21 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 21 RAID (Redundant Array of Independent Disks). Combina múltiples discos duros en un arreglo o matriz  una sóla unidad lógica de disco. Existen diversos métodos de construir un arreglo de discos en RAID. La idea es incrementar la tolerancia a fallos o incrementar la performance, sobre todo aumentar el BW de transferencia de los discos.

22 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 22 RAID Lineal. Dos o más discos se combinan en un único dispositivo físico Los discos suman sus capacidades. No existe redundancia en este nivel.

23 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 23 RAID 0 (striping). Modo striping o de distribución por bandas. Las lecturas y escrituras se realizan en paralelo en los dispositivos. Los dispositivos deben ser de igual tamaño. El rendimiento de las lecturas y las escrituras se incrementa. No hay redundancia.

24 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 24 RAID 0. Producción y edición de Video e imágenes. Aplicaciones que requieren un gran ancho de banda.

25 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 25 RAID 1 (Mirror) Puede usar en dos o más discos con cero o más discos de reserva. Este modo mantiene en un disco un duplicado exacto de la información del otro(s) disco(s). Si fallan hasta N-1 discos, los datos permanecerán intactos. Rendimiento de las lecturas aumenta. Disminuye la eficiencia de las escrituras

26 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 26 RAID 3 (c/ disco de paridad) Reserva un disco para corrección de datos. Provee buena performance y cierto nivel de tolerancia a fallos.

27 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 27 RAID 5 (Parity shared across disks) RAID-5 se puede usar sobre 3 o más discos con cero o más discos de reserva. El tamaño del dispositivo resultante es (N-1)*S S: capacidad del disco menor, N: nº de discos. Cada disco posee los datos necesarios para corregir sus datos.

28 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 28 RAID 1+0 Combinación de RAID 0 y RAID 1

29 Sistema de I/O (discos duros) Tipos IDE/ATA SCSI Algorit. de búsqueda R.A.I.D. 29