PIO Mode, DMA, UDMA, LBA, SMART

PIO(Programmed I/O) MODE

İşlemci ve disk sürücüsünün arasındaki veri transfer metodudur. DMA yönetimi gelişitirilmeden önce, kullanılan tek yöntemdi. PIO arabirimi farklı transfer oranlarını karşılayan değişik modlara gruplandırılmıştır. Bunlara PIO Mode denir.

PIO’nun 3 düşük hızlı modu ATA standart dökümanında tanımlanmıştır. ATA-2 standardı ile 2 mod daha eklenmiştir.

Mode Maximum transfer rate (MB/s) Minimum cycle time Standard where spec is defined
Mode 0 3.3 600 ns ATA-1
Mode 1 5.2 383 ns ATA-1
Mode 2 8.3 240 ns ATA-1
Mode 3 11.1 180 ns ATA-2
Mode 4 16.7 120 ns ATA-2
Mode 5 20 100 ns CompactFlash 2.0
Mode 6 25 80 ns CompactFlash 2.0

PIO’da veri CPU üzerinden işlendiği için sabit diskin okuma yazma işlemlerinde CPU’nun da işlem yapması performas düşüşüne neden olmaktadır. Bu yüzden yeni sistemlerde DMA veya Ultra DMA kullanılmaktadır. PIO modları ayrı sürücüler gerektirmez. BIOS tarafından desteklenir. PIO tüm sistemler tarafından geriye uyumluluk için desteklenmektedir.

DMA (Direct Memory Access)

Doğrudan belleğe erişim (Direct memory access; DMA), modern bilgisayarlarda bulunan, merkezi işlem biriminden bağımsız olarak okuma ve/veya yazmak için, belirli donanım alt sistemleri içinde sistem belleğine erişim sağlayan bir özelliktir.

DMA, disk sürücü kontrol birimleri, grafik kartları, ağ kartları ve ses kartları dahil bir çok donanım sistemi tarafından kullanılmaktadır. DMA kanalı olan bilgisayarlar, DMA kanalı olmayan bilgisayarlara nazaran, cihazlardan ya da cihazlara çok daha hızlı bir şekilde veri transferi yapabilmektedir. Bu, gerçek zamanlı uygulamalar için çok yararlıdır.

DMA, bütün modern bilgisayarların önemli bir özelliğidir, zira cihazların, CPU’yu ağır ek yüklere maruz bırakmadan veri transferi yapmalarına olanak sağlamaktadır. Aksi takdirde, CPU, her veri parçasını kaynaktan hedefe kopyalamak zorunda kalırdı. Bu tipik olarak, normal bellek bloklarının kopyalanmasından çok daha yavaştır, çünkü bir çevre veri yolu aracılığıyla I/O cihazlarına erişim,genel olarak normal sistem RAM’ından daha yavaştır. Bu zaman içinde CPU, CPU veri yolunu ilgilendiren diğer görevleri gerçekleştiremez, ama veri yolu erişimini gerektirmeyen diğer işleri yapmaya devam edebilir.

Bir DMA transferi esas olarak, bir bellek bloğunu bir cihazdan diğerine kopyalar. Her ne kadar transferi CPU başlatsa da, o gerçekleştirmez. Sözde “üçüncü şahıs” DMA için, ISA veri yolu ile normal olarak kullanıldığı şekilde, transfer, tipik olarak ana kart yonga kümesinin parçası olan bir DMA kontrol birimi tarafından gerçekleştirilmektedir. PCI gibi daha gelişmiş veri yolu tasarımları tipik olarak, cihazın veri yolunun kontrolünü ele geçirdiği ve transferi kendisinin gerçekleştirdiği veri yolu idaresi (bus mastering) DMA’sı kullanmaktadır.

DMA’nın tipik bir kullanımı, sistem RAM’ından bir bellek blokunun, cihazdaki arabellekten veya arabelleğe kopyalamasıdır. Böyle bir işlem işlemciyi geciktirmez, o da, bunun sonucunda, başka görevleri yapmak üzere planlanabilir. DMA transferleri, yüksek performanslı tümleşik sistemler için çok önemlidir. Ayrıca, çevre cihaz sürücülerinin sıfır-kopya denilen uygulamalarının yanı sıra, ağ paketi yol ataması, ses yeniden oynatımı ve duraksız video işlemi gibi işlevsellikleri sağlaması açısından da çok önemlidir.

DMA Mode Cycle Time (nanoseconds) Maximum Transfer Rate (MB/s) Defining Standard
Single Word Mode 0 960 2.1 ATA
Single Word Mode 1 480 4.2 ATA
Single Word Mode 2 240 8.3 ATA
DMA Mode Cycle Time (nanoseconds) Maximum Transfer Rate (MB/s) Defining Standard
Multiword Mode 0 480 4.2 ATA
Multiword Mode 1 150 13.3 ATA-2
Multiword Mode 2 120 16.7 ATA-2

Tekli kelime modunda, sadece bir kelime işlemci kontrol maksadıyla dönmeden önce disk ile bilgisayar arasında transfer edilecek. Çoklu kelime modunda, transfer bir kere başladı mı, tüm kelimeler transfer edilinceye kadar transfer devam edecektir.

DMA Bus Line Typical Default Use Other Common Uses
0 no Memory Refresh None
1 8/16-bit Sound card (low DMA) SCSI host adapters, ECP parallel ports, tape accelerator cards, network cards, voice modems
2 8/16-bit Floppy disk controller Tape accelerator cards
3 8/16-bit None ECP parallel ports, SCSI host adapters, tape accelerator cards, sound card (low DMA), network cards, voice modems, hard disk controller on old PC/XT
4 no None; cascade for DMAs 0-3 None
5 16-bit only Sound card (high DMA) SCSI host adapters, network cards
6 16-bit only None Sound cards (high DMA), network cards
7 16-bit only None Sound cards (high DMA), network cards

UDMA (Ultra Direct Memory Access)

Sabit disklerin performanslarının artışı ile PIO modları kullanmak performansa engel oldu. Bu yüzden DMA modlara kullanılmaya başlandı. Ultra DMA’dan önce bir veri her saat sinyalinde bir tane gönderiliyordu. Ultra DMA da bir saat sinyalinde sinyalin yükselen ve azalan kenarlarında gönderilir. Bunun yanında CRC (cyclical redundancy checking) kullanımı Ultra DMA’da tanıtıldı. Donanım arayüze gönderdiği verinin CRC algoritmasıyla bir bilgisini oluşturur ve veriyle birlikte gönderir. Arayüz veriyi aldıktan sonra aynı algoritma ile verinin kodunu tekrar oluşturur ve karşılaştırır. Bir uyumsuzluk varsa ve bu sık şekilde oluyorsa Ultra DMA modunu düşürür veya kapatır.

Ultra DMA Mode Cycle Time (nanoseconds) Maximum Transfer Rate (MB/s) Defining Standard
Mode 0 240 16.7 ATA/ATAPI-4
Mode 1 160 25.0 ATA/ATAPI-4
Mode 2 120 33.3 ATA/ATAPI-4
Mode 3 90 44.4 ATA/ATAPI-5
Mode 4 60 66.7 ATA/ATAPI-5
Mode 5 40 100.0 ATA/ATAPI-6

Ultra DMA Mode 2 üzerinde 80 telli ide kablosu kullanılması gerekmektedir. 80 telli ide kablosunda 40 tel ve 40 tele ait toprak telleri bulunmaktadır. Toprak telleri veri bozulmalarını engeller.

LBA (Logic Block Adress)

IDE/ATA sürücülerin düzenli adreslemesi ilk olarak CHS yöntemi ile yapıldı. Bu yöntemde istenilen verinin silindir, başlık ve sektör adresi ifade edilerek yapılır. Diskteki ilk blok 0 0 1, ikinci blok 0 0 2 olarak tutulur. Gelişmiş CHS adreslemesi 504 MB engelini kaldırmak için yapılmıştır.

Mantıksal blok adresleme, depolama birimleri(genellikle sabit diskler) üzerinde saklanan veri bloklarının yerlerini belirtmek için kullanılan genel bir düzendir. LBA terimi, verinin ya adresi ya da blok olarak yeri anlamına gelir. Mantıksal alanların herbiri modern bilgisayar sistemlerinde genellikle 512 veya 1024 bytedır. ISO 9660 CD’lerde 2048 byte alanlar kullanılır. LBA basit adresleme düzenidir, alanlar bir dizin tarafından tutulur. Birinci alan LBA=0, ikinci alan LBA=1 vb.

28 bit LBA ATA-2 standardı ile duyurulmuştur. 48 bit LBA ise ATA-6 standardı ile duyurulmuştur.

LBA’nın çalışabilmesi için BIOS ve işletim sistemi tarafından desteklenmesi gerekmektedir.

S.M.A.R.T. (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology)

S.M.A.R.T. sabit sürücülerdeki hataları önceden tahmin etmek, çeşitli bilgileri raporlamak için kullanılan bir izleme sistemidir.

Bu teknoloji ilk kez 1992 yılında IBM tarafından kullanılmıştır. Buna Predictive Failure Analysis (PFA) ismi verildi. Bu teknolojide aygıt ile izleme sistemi arasında sorun yok veya yakında problem olabilir şeklinde haberleşme vardır. Sonra bilgisayar üreticisi Compaq ile disk üreticileri Seagate, Qantum ve Connor IntelliSafe adında değişik bir izleme sistemi yaptılar. Bunda sistem diskin durumunu izleyip bunu işletim sistemine veya kullanıcı programlarına transfer ediyordu.

Copmaq bunun bir standart haline gelmesi için Small Form Committe başvurdu. Bunu IBM, Seagate, Qantum ve Connor ve Western Digital destekledi. Kominite IntelliSafe standart olarak kabul etti. Oluşan bu ortak gelişime S.M.A.R.T ismi verildi.

SMART diskte bir sorun olduğunda bunu kendi tablosuna yazar fakat BIOS veya herhangi bir program tarafından izlenmezse hata olarak göstermez. Örneğin bir geçmişte bir sorunla karşılaştı fakat şu anda o problemi algılayamıyorsa problem yok olarak gösterir. Yani artık o problemi goremeyiz.

Print Friendly, PDF & Email

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir