Hoofdstuk 2 Computerapparatuur

Presentatie over: "Hoofdstuk 2 Computerapparatuur"— Transcript van de presentatie:

1 Hoofdstuk 2 Computerapparatuur
SOCS Hoofdstuk 2 Computerapparatuur

2 Hoofdstuk 2 Logica Elektronica Transistorgeheugens Geheugenmedia
Magneetschijven Optische Schijven Magneto-Optische Schijven Magneetbanden/Cassettes Organisatie Snelheid

3 Magneetschijven Harde Magneetschijf Geperfectioneerde magneetschijven
Soepele Schijven Alternatieven

4 plaat (glas/aluminium)
Harde Magneetschijf Fysisch voorkomen holle as plaat (glas/aluminium) cm cm 5¼”, 3.5”, 2.5” < 3 cm t/min 5400 7200 10800 magnetiseerbare laag

5 Harde Magneetschijf Werking lezen schrijven I I 0 0 1 1 0 0 …
geleider in bewegend magnetisch veld … 0,1 .. 0,2 m

6 Harde Magneetschijf

7 Harde Magneetschijf (c) Magneto- Resistieve kop (a) Ferrietkop Arm
Glijder Kop Schijf (b) Dunne Film kop

8 magnetiseerbare laag 2.5 m
Harde Magneetschijf lees/schrijfkop vlieghoogte 0.5 m menselijk haar 50 m rookdeeltje 5 m vingerafdruk 3 m magnetiseerbare laag 2.5 m

9 Harde Magneetschijf Lees/schrijfkop Zweven boven oppervlak (< 1 m)
Stofvrij zoniet headcrash Winchester-schijven platen + koppen in hermetisch afgesloten doos Bij stilzetten: landen op landingszone

10 Harde Magneetschijf Spoor = { sectoren } sector spoor
# sectoren / spoor = vast (niet optimaal) of = neemt toe naar buiten (zones) sporen/cm spoorbreedte = … m

11 Harde Magneetschijf Sector: HD … data … ECC Hoofding Hiaat Hiaat
512b .. 4kb data HD … data … ECC Hiaat Error Correcting Code - Hamming code - Reed Solomon code

12 Harde Magneetschijf Werking kam kam lees/schijfkop
cilinder = { sporen onder lees/schrijfkoppen voor bep. stand kam } kam kam

13 Harde Magneetschijf

14 Harde Magneetschijf Lees/Schrijf (CILINDER, KOP, SECTOR)
Positioneren (= zoektijd, seektime) Spoor-spoor: 1 ms Gemiddeld: 10 ms Rotationele wachttijd (= latency time) Wachten tot juiste sector onder de kop Gemiddeld = ½ toer ( ms) Transport (lezen/schrijven) Debiet = Mb/s (kortstondig!)

15 Harde Magneetschijf MicroDrive (1998): 1” plaat, CF-interface
MB MB GB GB GB GB GB GB? MicroDrive (1998): 1” plaat, CF-interface 340 MB t/min 12 ms gem. zoektijd

16 Harde Magneetschijf

17 Geperfectioneerde Schijven
Hogere Snelheid Hogere Betrouwbaarheid tegen verlies van informatie RAID Redundant Array of Inexpensive Disks Redundant Array of Independant Disks Controller Controller

18 Geperfectioneerde Schijven
Capaciteit  Prestaties  Kostprijs Betrouwbaarheid 

19 RAID Technology Principes: Spiegeling (Mirroring)
Verdubbeling (Duplexing) Stroken (Striping) Bescherming (Pariteit)

20 RAID technologie Data 0 Data 2 Data 1 Data 3 ... Strip 4 Strip 0 ...
… Strip 7 Strip 3 RAID 0 Disk striping I/O in parallel ... Strip 4 Strip 0 ... Strip 5 Strip 1 ... Strip 6 Strip 2 … Strip 7 Strip 3 ... Strip 4 Strip 0 ... Strip 5 Strip 1 ... Strip 6 Strip 2 … Strip 7 Strip 3 RAID 1 Disk striping Disk mirroring Schrijven duurt even lang Lezen kan sneller

21 RAID technologie 1 1 1 1  Oneven pariteit ... Bit 1 ... Bit 2 ...
… Bit 4 ... Bit 5 ... Bit 6 ... Bit 7 RAID 2 Hamming code (4 bits  7 bits) Bits in parallel Armpositie & rot. positie gesynchroniseerd ... Bit 1 ... Bit 2 ... Bit 3 … Bit 4 ... Pariteit RAID 3 Pariteitsbit (4 bits  5 bits) Bits in parallel Armpositie & rot. positie gesynchroniseerd 1 1  1 1 Oneven pariteit

22 RAID technologie ... Strip 4 Strip 0 ... Strip 5 Strip 1 Strip 2 ...
… Strip 7 Strip 3 P0-3 ... P4-7 P0-3 RAID 4 Disk striping Pariteits-strip Disk crash: herstel 1 strip wijzigen: 2 x Lezen + 2 x Schrijven P0-3 = Strip 0  Strip 1  Strip 2  Strip 3 P0-3 = P0-3  Strip 2  Strip 2 ... Strip 4 Strip 0 ... Strip 5 Strip 1 ... Strip 6 Strip 2 … P4-7 Strip 3 ... Strip 7 P0-3 RAID 5 = RAID 4 Verspreid pariteit strip

23 Soepele Schijven Floppy Disk, Diskette Afmetingen Kop raakt oppervlak
Sleet + Warmte Start /Stop: ±½ s

24 Soepele Schijven

25 Magneet Schijven Harde Magneetschijf Geperfectioneerde magneetschijven
Soepele Schijven Alternatieven: ZIP (100MB/250MB), JAZ (1GB/2GB), SuperDisk (120MB) (Imation) HiFD (100MB) (Sony) ... Drive compatibel met 3.5” FD

26 Optische Schijven Voorloper: Video-disk (30 cm) Audio CD CD-ROM CD-R
CD-RW DVD (DVD-ROM, DVD-R, …)

27 Audio CD 1980 (Philips & Sony) 12 cm , 1.2 mm dik Informatie Digitaal
16-bit sampling, 44,1 kHz Red Book tot 74 min. muziek

28 Compact Disc Productie: Branden van putjes in glasplaat
Maken van matrijs Persen van CD Dunne laag aluminium Laklaag Label

29 Compact Disc Afspelen: m.b.v. laser infrarood 0.78 m

30 Compact Disc

31 Compact Disc 1: overgang, 0: geen overgang

32 Compact Disc Spiraal (binnen naar buiten)
omwentelingen (± 600 per mm) Constante bitstroom 530 T/min  200 T/min = CLV = Constant Linear Velocity

33 CD-ROM 1984 (Philips & Sony) CD voor opslag van data: CD-ROM
Compact Disc, Read-Only Memory Compatibel met audio CD Yellow Book Formaat van Data Extra Foutenbescherming

34 CD-ROM ... Symbool: 8 bits  14 bits 42 symbolen Frame (588 bits) ...
24 data bytes rest: fouten+synch. ... 98 frames 00ffffffffffffffffffff00 min:s:sector:mode Sector Mode 1 Mode 2 DATA ECC H 16 bytes bytes bytes 16 bytes bytes DATA H

35 CD-ROM Foutencontrole: 3 niveaus Per symbool (1-bit fout)
Per frame (# opeenvolgende fouten) ev. per sector (Cross Interleaved Reed-Solomon code) Efficientie (mode 1): 98 x 588 bits = bits  x 8 = bits

36 CD-ROM Capaciteit: Debiet: Zoektijd:
± sectoren (550 MB MB) Debiet: 75 sect./s = 150 kB/s (mode 1) = 171 kB/s (mode 2) x2, x4, …, x32, … Hogere snelheden CAV (constant angular velocity) aan binnenzijde Zoektijd: controller: berekening van plaats + zoeken 100 ms

37 CD-I Compact Disc, Interactive Philips, 1986 Speler verbonden met TV
MPEG video, geluid, … Green Book Toepassing: Spelletjes Educatieve programma’s

38 CD-R Compact Disc, Recordable 1989 WORM, Write-Once, Read Many
Groef met sinusoidale rand (snelheid) Uitzicht: Goudkleurig i.p.v. zilverkleurig Label Beschermlaag Reflecterende Au-laag Doorzichtige Kleurstof Substraat 1.2 mm

39 CD-R Schrijven: Lezen: Beschrijven: Laser: Hoog vermogen (verkleuring)
Laser: Laag vermogen (donkere plek: minder reflectie) ook te lezen op gewone CD-ROM lezen Beschrijven: in een continue operatie beschrijven, zonder stoppen

40 CD-R Orange Book Toepassing: Piraterij! CD-R
CD-ROM/XA (incrementeel beschrijven) Toepassing: PhotoCD Backup Piraterij! Verkeerde lengte, Verkeerde ECC, …

41 CD-RW Compact Disc, ReWritable
Zoals CD-R, kleurstof vervangen door legering Twee stabiele toestanden: kristallijn & amorf

42 CD-RW Schrijven: Lezen: Duurder dan CD-R (kan niet gewist!)
Laser: hoog vermogen Legering smelt, koelt af tot amorf Laser: medium vermogen Legering omgezet naar kristallijn Lezen: Laser: laag vermogen Kristallijn: veel reflectie Amorf: weinig reflectie Duurder dan CD-R (kan niet gewist!)

43 DVD Digital Video Disk, Digital Versatile Disk
Zelfde formaat CD-ROM (120 mm schijf) CD DVD Snelheid (1x): 1,475  575 t/min Capaciteit: 4.7 GB Debiet: 1.4 MB/s

44 DVD Compressie: MPEG-2 (4 Mbps) Audio Films
Afhankelijk van detail & hoeveelheid beweging Audio 24-bit sampling, 96 kHz DigitalSurround (5 kanalen + 1 subwoorfer-kan.) Films Meerdere talen (<= 8) + ondertiteling Meerdere verhaallijnen (te selecteren) Meerdere gezichtspunten Kinderslot

45 DVD 4 Formaten:

46 DVD-… Beschrijfbaar Herbeschrijfbaar Opvolger? DVD-R, DVD+R DVD-RAM
DVD-RW DVD+RW Opvolger? Blu-Ray: tot 25 GB/laag HD-DVD (High Definition-DVD): tot 15 GB/laag

47 Magneto-Optische Schijven
Legering Boven Curiepunt (Tc): magnetisatie wijzigen Onder Curiepunt: magnetisatie bevroren Schrijven: Lezen: Kerr effect laser laser polarisatie B Concentrische sporen, sectoren, CAV Verwijderbaar medium, vaak 5.25”

48 Magneto-Optische Schijf

49 Magneetbanden Spoel-tot-spoel 1”, 1/2” breed, 2400 ft lang
Capaciteit: … 180 MB ... 9 sporen (1 byte + pariteit) Lees en schrijf koppen

50 Magneetbanden Blokken van variabele lengte Hiaat (½ - 1”): start/stop
Dichtheid: B/duim, 6250 B/duim Debiet: tot 3 MB/s Terugspoelen: 50 s tot 3 min

51 Cassettes

52 Cassettes Cartridge Vaak streaming mode
Blokken van ½kB .. 1 kB met heel klein hiaat Backup: data compressie (tot 2x zoveel op tape) sporen Vaak serieel beschreven (serpentine recording)

53 Cassettes Types ½” Cartridge ¼” Cartridge (QIC) Vooral op PCs
4 GB GB 1 MB/s .. 5 MB/s ¼” Cartridge (QIC) Vooral op PCs 400 MB .. 4 GB 125 kB/s MB/s Heel veel incompatibele formaten

54 Cassettes Types (helical scan) 8 mm (videoband) 4 mm (DAT)
3 GB GB 500 kB/s .. 6 MB/s 4 mm (DAT) 2 GB GB 50 kB/s .. 1 MB/s

55 Massageheugens JukeBox met CDs Speciale Cassette lader 200 CDs
20 Cassettes 200 CDs