Měření parametrů pevného disku

Laboratorní úloha z předmětu 36PZ

Pavel Dědourek, Kužela Jakub, Pelikán Tomáš, Vrabec Ondřej

Zadání

Úkolem tohoto měření je zjistit parametry měřeného disku a odpovědět na několik otázek:

Podrobnější pokyny pro měření
Užitečné programy

Teorie

Pro připojení vnějšího zařízení k počítači se používá rozhraní. V našem případě byl připojen disk k PC přes rozhraní ST506/412. Vlastní disk nemá žádnou logiku a veškeré řízení provádí řadič. Řadič je s diskem propojen dvěmi kabely:

Řídící kabel má 34 vodičů (každý lichý vodič je zem) a slouží k řízení mechanické části disku.

Označení vodičePopisVýznam
RWCReduced Write Currentzápis sníženým proudem
HS0, 1, 2#Head Select 0, 1, 2Část lineární adresy zpracovávaného povrchu
WG#Write Gatepovolení zápisu
SC#Seek Completehlavičky jsou na požadovaném válci
TK000#Track 000vystavovací mechanismus je na vnějším válci
WF#Write Faultzápis není možné uskutečnit
INDEX#Indexindikace počátku válce
READYDrive Readymotor mechaniky dosáhl jmenovitých otáček
STEP#Stepprovedení kroku vystavovacího mechanismu
DIRIN#Direction Insměr kroku vystavovacího mechanismu
DS0, 1#Drive Select 0, 1výběr připojené mechaniky

Datový kabel má 20 pinů a slouží k přenosu dat.

Označení vodičePopisVýznam
+ReadData+ReadDataČtená data
-ReadData-ReadDataČtená data (invertováno)
+WriteData+WriteDataZapisovaná data
-WriteData-WriteDataZapisovaná data (invertováno)
DSELECTED#Drive selectedDisk vybrán

Seznam přístrojů

Řešení

Jak rychle se disk otáčí?

Pro měření rychlosti otáček disku vyjdeme z informace, že signál INDEX# nám indikuje začátek válce. Tedy pomocí osciloskopu můžeme změřit dobu, kdy se opět disk objeví na tomtéž místě. Naměřená doba periody byla 16,58 ms. Tedy 60 / 16,58 . 10 -3 = 3619 otáček/min. Výrobce uvádí 3600 otáček/min.

Jaká je přibližná délka sektoru a délka jeho záhlaví (v ms)?

Při zápisu data na disk nás signál WG# svojí změnou informuje o začátku zápisu hlavičky sektoru a dále se změní při zápisu dat. Zapsali jsme tedy na disk pomocí programu data, a na osciloskopu jsme odečetli časovou vzdálenost mezi změnami signálů WG#. Tímto způsobem jsme došli k závěru, že délka hlavičky je 56 . 10 -3ms a délka sektoru 0,92 ms.

Kolik má disk sektorů na stopě?

Ke zjištění této hodnoty zkusíme zapsat na disk určitý počet sektorů. Začneme zapisovat na válec 600, povrch 0 od 1 sektoru. Během nahrávání dostaneme signál INDEX#. Ten nám indikuje, že jsme právě překročili jednu stopu. Počet zapsaných sektorů do doby než nám přišel tento signál je hledaná hodnota. Bylo naměřeno 17 celých sektorů, což je i údaj výrobce.

Jakým signálem řadiče je podmíněn výstup signálu INDEX?

Jelikož k řadiči mohou být připojeny až dva disky a řadič musí vědět od kterého disku signál INDEX# přišel, tak je jeho hodnota podmíněna aktivitou jednoho ze signálů DS0# nebo DS1#.

Jaká je doba vystavení?

Použili jsme program pro cyklické čtení ze dvou různých válců, různě vzdálených. Pomocí osciloskopu jsme měřili časovou vzdálenost dvou nulových úrovní signálu SC#, který nám říká že se hlavičky přestavili na požadovaný válec. Naměřené hodnoty poskytuje tabulka.

válec - válecdoba vystavení [ms]
10-11 6,75
100-101 6,5
400-401 6,5
10-20 10,4
100-110 10,6
10-110 19,5
300-400 19,5
100-400 27,9
10-613 40,1

Jde v tomto konkrétním případě o rozhraní ST506 nebo ST412?

Rozdíl mezi rozhraním ST506 a ST412 je v tom, že novější ST412 umí přesunout hlavičky o víc než jen jeden válec vedle. Kdež to ST506 může provést vždy jen jeden krok. Správné nastavení je indikováno signálem SC#. Osciloskop jsme tedy připojili jedním kanálem na signál STEP# a druhým na SC#. Bylo vidět, že při několikanásobném impulzu na STEP# byl pozorován jen jeden SC#. Tj. hlavičky se přesunuli o více než jeden válec. Šlo tedy o novější rozhraní ST412.

Používá disk kódování MFM nebo RLL?

Jelikož nešlo čitelně rozpoznat, jaké signály probíhají na datových vodičích, tak nemůžeme posoudit o které kódování se jedná. Proto zde uvedeme trochu teorie o kódování MFM a RRL.

MFM - Modified Frequency Modulation

Jedná se o modifikaci frekvenční modulace, která zajišťuje maximálně jednu reverzaci na jeden bit dat a umožňuje tak větší hustotu než frekvenční modulace, která vyžaduje dvě reverzace. Tato modulace se používala pro staré disky, před tím než uvedením RRL modulace. Dnes se stále používá pro diskety. Každá datová jednička je zapsána jednou reverzací, nula je bez reverzace.

DataMFM
1NR
0RN pokud následuje 0
0NN pokud následuje 1

N - není reverzace
R - reverzace

RLL - Run Length Limited

Je novější druh kódování (používá se dnes u pevných disků a optických disků). Zkratka vyjadřuje vlastnost kódu, že počet zapsaných nul mezi dvěmi jedničkami je shora i zdola omezen. Různé druhy tohoto kódu se liší právě v těchto omezeních. Nejrozšířenější varianta je RRL(2,7). Převod se provádí dle tabulky, kde se čistě převádí vstupní data na zakódovaná.

Kódovaná dataZakódovaná data
11RNNN
10NRNN
011NNRNNN
010RNNRNN
000NNNRNN
0010NNRNNRNN
0011NNNNRNNN

N - není reverzace
R - reverzace

Kódovaná data 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1
MFM kódování NR NN NR NR NN RN RN NR NR NN NR NR NR NR
RLL kódování NRNN RNNN NNNRNN RNNN NNRNNN RNNN
Kódování

obr. 1 - Kódování MFM a RLL

Závěr

V této úloze jsme se setkali s poměrně již starým řadičem ST412 na který byl připojen MFM disk. Naměřené otáčky byly 3619 otáček/min. Počet sektorů na stopě bylo 17. Tyto hodnoty bylo obdobné těm, které poskytl i výrobce.

Odkazy