Referát z předmětu 36PZ

Úloha B: pevný disk

Skupina D: Duben, Fialka, Pechanec, Saidl

(zpět na seznam úloh)

Zadání:
a) Najděte odpovědi na následující otázky:
  1. Jaké rychle se disk otáčí?
  2. Jaká je přibližná délka sektoru a délka jeho záhlaví (v ms)?
  3. Kolik má disk sektorů na stopě?
  4. Jakým signálem řadiče je podmíněn výstup signálu INDEX?
  5. Jaká je doba vystavení?
  6. Jde v tomto konkrétním případě o rozhraní ST506 nebo ST412?
  7. Používá disk kódování MFM nebo RLL?

b) Využijte technologie S.M.A.R.T. a přečtěte z připojených hardisků informace o jejich stavu.


Teorie:
V první části úlohy provádíme měření na diskovém sérioném rozhraní ST506/412. Toto diskové rozhraní vyvinuté firmou Seagate pro připojení vnější paměti, se stalo standardem a bylo velmi rozšířené. Současně mohly být na toto rozhraní připojeny dva disky, které neměly vlastní logiku a o řízení se staral vnější řadič. Každý disk se připojoval dvěma kabely a to řídícím a datovým.

Řídicí kabel obsahuje signály:

Označení Popis Význam
RWC Reduced Write Current zápis sníženým proudem
HS0, 1, 2# Head Select 0, 1, 2 Část lineární adresy zpracovávaného povrchu
WG# Write Gate povolení zápisu
SC# Seek Complete hlavičky jsou na požadovaném válci
TK000# Track 000 vystavovací mechanismus je na vnějším válci
WF# Write Fault zápis není možné uskutečnit
INDEX# Index indikace počátku válce
READY Drive Ready motor mechaniky dosáhl jmenovitých otáček
STEP# Step provedení kroku vystavovacího mechanismu
DIRIN# Direction In směr kroku vystavovacího mechanismu
DS0, 1# Drive Select 0, 1 výběr připojené mechaniky

Datový kabel obsahuje pouze datové vodiče a jeden signál DSELECTED# pro určení vybrané jednotky.

S.M.A.R.T. (Self Monitoring, Analysing and Reporting Technology) je technologie vyvinutá společností IBM pro kontrolu stavu disků. Tato technologie s využívá pro bezpečnější ukládání dat. V případě detekování vadného sektoru se data přesunou do záložní části disku.

Naměřené hodnoty:
Měření jsme prováděli pomocí dostupných programů a zachycováním vybraných signálů na osciloskopu. Pomocí programů jsme dostali disk do stavu čtení, zápisu, přesunu hlav apod., který byl vhodný pro zjištění měřených hodnot a z číslicového osciloskopu jsme zjistili potřebné údaje.

  1.  Jak rychle se disk otáčí?
        Pro zjištění rychlosti otáčení, je třeba zjistit časové rozmezí mezi dvěma signály INDEX# pomocí ocsiloskopu. Indexem se totiž označuje počátek válce. Námi naměřená hodnota: 16,6 ms což při přepočtu odpovídá 3614 otáčkám za minutu. Podle výrobce udávaná rychlost 3600 otáček/minutu, tedy dobře odpovídá námi provedenému meření.
  2. Jaká je přibližná délka sektoru a délka jeho záhlaví (v ms)?
        Provedeme zápis 20 sektorů na disk, pomocí změny signálu INDEX# určíme určíme nový válec a tedy počet sektorů na stopu. Měřit je třeba dále signál WG#, který je aktivní při signálu na disk. Tento signál mění hodnotu při zápisu hlavičky a poté při zápisu dat.Naměřené hodnoty jsou 0,06 ms pro hlavičku a 0,852 ms pro data.
  3. Kolik má disk sektorů na stopě?
        Dle výsledků měření z bodu dva, kdy signál INDEX# změnil hodnotu po 17 sektorech, vyplývá 17 sektorů na stopu. Na disk by se sice vešlo dle měření N= 16,6 / (0,06 + 0,852) = 18,20 stopy, a tedy by tam teoreticky mohlo být stop 18, ale toto místo navíc je využito pro prokládání dat a pro doplňkové informace o stopě.
  4. Jakým signálem řadiče je podmíněn výstup signálu INDEX?
        Výstup signálu INDEX# označující začátek válce, je podmíněn signálem DS0 nebo DS1, který určuje, pro který z připojených disků signál platí.
  5. Jaká je doba vystavení?
        Pro zjištění doby vystavení je třeba použít cyklického čtení ze dvou různých válců, různě vzdálených od sebe. Provedeme tedy několikeré měření a z něj určíme střední hodnotu. Pro určení vystavení je třeba sledovat signály STEP a SEEK COMPLETE. Naměřené hodnoty jsou:

    Vzdálenost

    		 Naměřená doba
    6 9,36 ms
    100 18,56 ms
    150 22,16 ms
    200 23,30 ms
    250 25,80 ms
    300 28,70 ms

    Průměrná hodnota tedy vychází 21,31 ms
  6. Jde v tomto konkrétním případě o rozhraní ST506 nebo ST412?
        Určení zda se jedná o rozhraní ST506 nebo ST412 provedeme pomocí toho, že zašleme více požadavků na přesun vystavovacího mechanismu. Rozhraní ST412 umí vzít zadaný počet požadovaných přesunů najednou a provést přesun. ST506 umí přesouvat pouze po jednom. Dle měření na osciloskopu  prováděl disk bufferování požadavků o přesun a jde tedy o rozraní ST412.
  7. Používá disk kódování MFM nebo RLL?
        Protože jsme měli přístup pouze k řídícímu kabelu a ne k datovému, nešlo měřením určit, zda řadič používá MFM nebo RLL kódování.


    V našem případě bylo pravděpodobně použito obvyklejší kódování MFM.

Informace o S.M.A.R.T. discích   

Disk 1

Device: WDC AC14300R  Supports ATA Version 4
 Drive supports S.M.A.R.T. and is enabled
Check S.M.A.R.T. Passed.
 
General Smart Values:
Off-line data collection status: (0x02)  Offline data collection activity
                             completed without error
 
Total time to complete off-line
data collection:         ( 520) Seconds
 
Offline data collection
Capabilities:                 (0x0b)SMART EXECUTE OFF-LINE IMMEDIATE
                             Automatic timer ON/OFF support
                             Suspend Offline Collection upon new
                             command
                             Offline surface scan supported
                             NO Self-test supported
 
Smart Capablilities:           (0x0003)  Saves SMART data before entering
                             power-saving mode
                             Supports SMART auto save timer
 
Error logging capability:        (0x00)  Error logging NOT supported
 
Vendor Specific SMART Attributes with Thresholds:
Revision Number: 5
Attribute                    Flag     Value Worst Threshold Raw Value
(  1)Raw Read Error Rate     0x000b   200   194   051       0
(  4)Start Stop Count        0x0012   099   099   040       1593
(  5)Reallocated Sector Ct   0x0013   200   200   001       0
(  9)Power On Hours          0x0012   095   095   000       4040
( 10)Spin Retry Count        0x0013   100   100   051       0
( 11)Calibration Retry Count 0x0013   100   100   051       0
( 12)Power Cycle Count       0x0012   099   099   000       1178
(198)Offline Uncorrectable   0x0012   200   200   000       0
(199)UDMA CRC Error Count    0x000a   200   200   000       0
(200)Unknown Attribute       0x0009   200   200   051       0
Device does not support Error Logging
Device does not support Self Test Logging

Disk 2

Device: ST310212A  Supports ATA Version 5
Drive supports S.M.A.R.T. and is enabled
Check S.M.A.R.T. Passed.
 
General Smart Values:
Off-line data collection status: (0x82)  Offline data collection activity
                             completed without error
 
Self-test execution status:      (   0)  The previous self-test routine completed
                             without error or no self-test has ever
                             been run
 
Total time to complete off-line
data collection:         (2400) Seconds
 
Offline data collection
Capabilities:                 (0x1d)SMART EXECUTE OFF-LINE IMMEDIATE
                             NO Automatic timer ON/OFF support
                             Abort Offline Collection upon new
                             command
                             Offline surface scan supported
                             Self-test supported
 
Smart Capablilities:           (0x0003)  Saves SMART data before entering
                             power-saving mode
                             Supports SMART auto save timer
 
Error logging capability:        (0x01)  Error logging supported
 
Short self-test routine
recommended polling time:     (   2) Minutes
 
Extended self-test routine
recommended polling time:     (  14) Minutes
 
Vendor Specific SMART Attributes with Thresholds:
Revision Number: 16
Attribute                    Flag     Value Worst Threshold Raw Value
(  1)Raw Read Error Rate     0x0008   089   078   000       240066875
(  3)Spin Up Time            0x0006   098   098   000       0
(  4)Start Stop Count        0x0013   100   100   020       615
(  5)Reallocated Sector Ct   0x0013   100   100   036       22
(  7)Seek Error Rate         0x0009   075   060   030       38428015
(  9)Power On Hours          0x0012   089   089   000       9709
( 10)Spin Retry Count        0x0013   100   100   090       0
( 12)Power Cycle Count       0x0013   100   100   000       171
(197)Current Pending Sector  0x0030   100   100   000       0
(198)Offline Uncorrectable   0x0030   100   100   000       0
(199)UDMA CRC Error Count    0x000a   200   200   000       0
SMART Error Log:
SMART Error Logging Version: 1
No Errors Logged

Jak je vidět z množství informací, druhý disk má implementováno ve SMART více informací. Ve sloupečcích Value a Worst jsou hodnoty udávané výrobce. Nejzajímavější je sloupec TreshHold, kde je nejhorší dosažená hodnota. Detailnější popis jednotlivých údajů (Zvýrazněné atributy jsou kritické pro chod disku.):

Raw Read Error Rate - Počet chyb čtení vč. korigovaných (ty jsou v průběhu činnosti HDD běžné). Aktuální hodnota by neměla klesnout pod prahovou hodnotu.

Spin Up Time - Čas potřebný k roztočení ploten. Zde není rozhodující hodnota, ale to, jestli se tato doba prodlužuje.

Start/Stop Count - Počet start/stop cyklů jednotky.

Reallocated Sector Count - Označuje množství vadných sektorů (v klíči RAW) přemapovaných do záložní části disku. Hodnota 100 značí, že k dispozici je 100% záložních sektorů (nedošlo tedy k žádnému přemapování). Práh je 36%.

Seek Error Rate - Indikuje počet nepřesností v pozicionování hlaviček na danou stopu. Aktuální hodnota by neměla klesnout pod prahovou hodnotu.

Power On Hours Count - Měří kolik hodin provozu má disk za sebou (v klíči RAW).

Spin Retry Count - Počet případů kdy se plotny neroztočily po inicializaci disku.

Power Cycle Count - Počet zapnutí disku.

Drive Temperature - Aktuální teplota disku (C). Hodnota teploty bývá uložená v RAW. Vysoká interní teplota společně s mechanickými otřesy a vibracemi zkracuje životnost disku ze všeho nejvíce.

Current Pending Sector - Počet podezřelých sektorů.

Uncorrectable Sector - Neopravitelné sektory.

Ultra ATA CRC Error Rate - Chyby přenosu rozhraní Ultra ATA.

Write Error Rate - Počet chyb při zápisu dat.

Závěr:
V této laboratorní úloze jsme se blíže seznámili s diskovými řadiči, hlavně pak s funkčností dnes už zastaralého ST506/ST412, který je ale svou jednoduchostí vhodný k pochopení principů práce řadiče s diskem. Všechny úkoly se nám podařilo splnit a naměřené hodnoty odpovídaly očekávaným hodnotám, nebo výrobcem udávaným. Výčet naměřených hodnot:

  1. Vzdálenost INDEX# signálu: 16,6 ms
  2. Délka hlavičky sektoru: 0,06 ms, délka dat:  0,852 ms
  3. Počet sektorů na stopu 17
  4. Podmíněno signály DS0 a DS1
  5. Průměrná hodnota 21,31 (detailní hodnoty viz. Naměřené hodnoty, bod 5)
  6. ST412
  7. Nejspíše MFM
  8. Viz. informace o SMART discích.


Použité zdroje: