5 Základní desky

Blokové schéma čipové sady, která je označovaná jako KT266A

b) Rozbočovače

V této architektuře nahradil North Bridge rozbočovač řadiče paměti. ( MCH - Memory Controller Hub ) a South Bridge rozbočovač řadiče vstupů a výstupů ( ICH - I/O Controller Hub). Oba rozbočovače jsou propojeny speciálním rozhraním o rychlosti 4x66 MHz a nepoužívá sběrnici PCI.

Čip MCH zajišťuje rozhraní mezi CPU sběrnicí ( 100/133MHz ) rozhraním rozbočovače ( 66MHz ) a grafické

Rozbočovač MCH – Memory Controller Hub ( vlevo ) a ICH I/O Controller Hub ( vpravo )

sběrnice AGP (66MHz). Čip ICH je použit jako rozhraní mezi rozbočovače ( 66 MHz), IDE řadiči pevných disků (Ultra ATA 66 MHz) a sběrnicí PCI (33 MHz).

Čipová sada Intel® i845 na struktuře rozbočovačů

5.5 Nejpoužívanější čipové sady
O Slot 1, Socket 370 ( Intel® - Celeron, Pentium II, III )
§ 440 BX
§ i810/i810E
§ VIA Apollo Pro 133/133A
§ VIA Apollo Pro 266
O Slot A ( AMD® - Athlon )
§ AMD 750
§ VIA Apollo KX 133
O Socket A ( AMD® - Athlon, Duron )
§
§ VIA Apollo KT 266
§ VIA Apollo KT 133 a 133A
§ SiS 745
O Socket 7 (AMD® - K6 )
§ VIA Apollo MPV 3 a 4
§ SiS 530
O Socket 423 a 478 ( Intel® - P4 )
§ i850
§ i845

Pro Slot 1, Socket 370 (viz. procesory)

Čipová sada 440 BX - nejoblíbenější čipová sada navrhnutá pro procesory Pentium II a III (rychlost 350, 400, 450, 500, 800 MHz)

§ moduly v RAM: DIMM SDRAM
§ rychlost RAM: 100 MHz
§ max. RAM: 1GB
§ rychlost systémové sběrnice: 100 MHz
§ AGP sběrnice: 2x
§ protokol přenosu dat IDE řadiče: Ultra ATA/33

Čipová sada i810/i810E - čipová sada je vyrobena na architektuře rozbočovačů a navazovala na sadu 440 BX. Do sady byla integrována grafická karta ( direkt AGP o rychlosti 100MHz ). Na úkor toho zmizel z mainboardu AGP slot.
Sada i810E má změněnou rychlost sběrnice.

§ moduly v RAM: DIMM SDRAM
§ rychlost RAM: 100 MHz
§ max. RAM: 1GB
§ rychlost systémové sběrnice: 100 MHz
verze i810E - 133MHz
§ AGP sběrnice: 2x
§ protokol přenosu dat IDE řadiče: Ultra ATA/33
Čipová sada VIA Apollo Pro 133/133A - tato sada je vyrobena na architektuře North/ South Bridge.

§ moduly v RAM: DIMM SDRAM
§ rychlost RAM: 133 MHz
§ rychlost systémové sběrnice: 133 MHz
§ AGP sběrnice: 2x
typ 133A až 4x
§ protokol přenosu IDE: Ultra ATA/66
§ podpora 4 portů USB
§ konektory pro zvuk a modem ( standard AC97)

Čipová sada VIA Technologies Apollo Pro 266 - novější chipset podporující paměti s dvojnásobnou propustností.

§ moduly v RAM: DDR SDRAM
§ rychlost RAM: 266 MHz
§ rychlost systémové sběrnice: 133 MHz
§ AGP sběrnice: 4x
§ protokol přenosu dat IDE řadiče: Ultra ATA/100
§ podpora 4 portů USB

Nevýhodou tohoto chipsetu je pomalá rychlost systémové sběrnice oproti RAM pamětem.

Pro Slot A

Čipová sada AMD 750 - tato sada se používá s procesory AMD Duron a Athlon.

§ moduly v RAM : DIMM SDRAM
§ rychlost RAM : 100 MHz
§ rychlost systémové sběrnice : 200 MHz
§ AGP sběrnice : 2x
§ protokol přenosu dat IDE řadiče : Ultra ATA/66
§ podpora 4 portů USB

AMD vyrábí i čipovou sadu označenou jako AMD 760 , která má rychlejší AGP sběrnici (4x) , rychlost sběrnice je 266 MHz , s pamětí DDR SDRAM a Ultra ATA/100 .

Čipová sada VIA Apollo KX 133 (South a North bridge ) - je obdobný jako VIA Apollo Pro určený pro procesory Intel®. Jde o první VIA chipset vyráběný pro procesory AMD.

§ moduly v RAM : DIMM SDRAM
§ rychlost RAM : 133MHz
§ rychlost systémové sběrnice : 200MHz
§ AGP sběrnice : 4x
§ protokol přenosu dat IDE řadiče : Ultra ATA/66
§ podpora 4 portů USB

Pro Socket A

Čipová sada VIA Apollo KT 266 - nejnovější a nejvýkonnější z chipsetů pro SocketA.
§ moduly v RAM: DDR SDRAM někdy DDR, DIMM - nelze však osadit současně
§ rychlost RAM : 266 MHz
§ rychlost systémové sběrnice : 266 MHz
§ AGP sběrnice : 4x
§ protokol přenosu dat IDE řadiče : Ultra ATA/100
§ podpora 4 portů USB

Čipová sada VIA Apollo KT 133 a KT 133A - nejrozšířenější chipset pro AMD procesory.

§ moduly v RAM: DIMM SDRAM
§ rychlost RAM: 133 MHz
§ rychlost systémové sběrnice: 200 MHz
§ AGP sběrnice: 4x
§ protokol přenosu dat IDE řadiče: Ultra ATA/66 KT 133A Ultra ATA/100
§ podpora 4 portů USB

Čipová sada SiS745 - první čipset, který používá paměti DDR o rychlosti 333MHz

§ moduly v RAM: DDR 333 nebo DDR 266
§ rychlost RAM: 333 nebo 266MHz
§ rychlost systémové sběrnice: 266 MHz
§ AGP sběrnice: 4x
§ protokol přenosu dat IDE řadiče: Ultra ATA/100
§ integrovaný 10/100MB Fast Ethernet

Pro Socket 7

Čipová sada VIA Apollo MPV 3

§ moduly v RAM: DIMM SDRAM
§ rychlost RAM: 133 MHz
§ rychlost systémové sběrnice: 100 MHz
§ AGP sběrnice: 2x
§ protokol přenosu dat IDE řadiče: Ultra ATA/33
§ podpora 4 portů USB
§ podporuje DDR a DIMM

Čipová sada VIA Apollo MPV 4

§ moduly v RAM: DIMM SDRAM
§ rychlost RAM : 133 MHz
§ rychlost systémové sběrnice : 100 MHz
§ AGP sběrnice : 2x
§ protokol přenosu dat IDE řadiče : Ultra ATA/66
§ podpora 4 portů USB
§ integrovaná zvuková a grafická karta

Pro Socket 423 a 478

Čipová sada i850 - čipset pro Pentium 4

§ moduly v RAM: RIMM RDRAM (rambus)
§ rychlost RAM: 800 MHz
§ rychlost systémové sběrnice: 266 MHz
§ AGP sběrnice: 4x
§ protokol přenosu dat IDE řadiče: Ultra ATA/100
§ nevýhoda - drahé RAM

Čipová sada i845 - čipset pro Pentium 4

§ moduly v RAM: DIMM SDRAM
§ rychlost RAM: 133 MHz
§ rychlost systémové sběrnice: 400 MHz
§ AGP sběrnice: 4x
§ protokol přenosu dat IDE řadiče: Ultra ATA/100

5.6 Vstupní/výstupní sběrnice
Od počátku vývoje PC se standardizovalo několik typů vstupně/výstupních sběrnic. Vývojáři firem zabývající se výpočetní technikou tak reagovali na zrychlování se výkonů samotných PC.
Základem všeho byla sběrnice ISA

obr. 77 ISA slot, výstup stejnojmenné sběrnice má černou barvu
Označení je zkratkou Industry Standard Architecture. Jako první měla konektor zabezpečen klíčem proti nesprávnému osazení kartou. ISA je kartou 16ti bitovou o rychlosti 8,33 MHz. Její přenosová rychlost je 3 MB/sec Starší verze existovali i v 8-mi bitové podobě a byly kompatibilní s 16ti bitovou verzí. Využívali její první část konektoru.

Pro potřebu rychlejší komunikace vznikla následovně sběrnice označovaná jako VESA nebo-li VL - Bus ( název je odvozen od výrobců videoelektorniky, kteří ji navrhli - VESA -Video Electronics Standared Association, a zbytek byl dodán jako Local Bus )

obr. 78 Výstup sběrnice VL-Bus se skládá s černých konektorů ISA doplněné o hnědé konektory s užšími vodičí

Tato sběrnice patří mezi tzv. lokální, protože je v systému vložena lokálně k rychlejší sběrnici (procesorové ). Jedná se o 32 bitovou sběrnici o frekvenci 33 MHz a přeno-sové rychlosti 132 MB/sec. U této sběrnice bylo velice obtížné zajistit správnou funkci při růz-ných rychlostech procesoru. Proto, s nástupem procesorů Pentium, zanikla.

Další významnou sběr-nicí se stala PCI - Peripheral Komponent Interconnect. Tento typ sběrnice změnil dosavadní koncepci.
obr. 79 Vývod sběrnice PCI je oproti předchozím typům menší a je bílé barvy.

Mezi CPU a FSB se zavedl další typ sběrnice (PCI), která je řízená mosty ( čipová sada ). Rychlost sběrnice je 33 MHz a má 32 bitovou šířku. Její přenosová rychlost je 132 MB/sec. U Pentia je šířka již 64 bitů a rychlost se zvýší na dvojnásobek, což je 264 MB/vteřinu. Sběrnice PCI byla použitá jako první na technologii Plug-and-Play.

Mezi těmito hlavními typy sběrnic existovaly i další, které měly většinou krátkou dobu trvání. Patří mezi ně např. MCA ( Micro Channnel Architecture ) - sběrnice patřící firmě IBM, EISA (Extended Industry Standard Architecture ) - 32 bitová sběrnice do rychlosti 20MHz u CPU řady 386 a 486.

Mezi další sběrnice v systém PC patří i grafická nazývaná AGP, sběrnice pro modem AMR a sběrnice pro síťovou kartu CNR, univerzální sériová sběrnice USB a vysokorychlostní sériová sběrnice FireWire ( IEEE -1394 nebo i.Link ). Sběrnici USB a FireWire se budeme věnovat v samostatné kapitole Rozhraní pro vstup a výstup ( str. 113, 114 ).

Sběrnice AGP - ( Accelerated Graphics Port ) vychází principiálně ze sběrnice PCI. Je však rozšířená a nezávislá na sběrnici PCI. Je to vlastně vysokorychlostní propojení CPU a grafické karty.

obr. 80 Výstup pro grafickou kartu je velice podobný konci VL Bus konektoru. Má stejnou barvu - hnědou, ale je zrcadlově převrácen a samozřejmě je i jinak zapojen ( AGP 2x a výše mají již pojistku pro vytáhnutí a zasunutí karty do slotu). AGP slot nalezneme jej nad PCI sloty.

V současné době existují čtyři verze AGP sběrnice o šířce sběrnice 32 bitů. První verze pracuje na kmitočtu 66 MHz. Je to základní kmitočet AGP sběrnice. Je označovala jako AGP 1x, a používala jeden přenos dat během jednoho cyklu.

Efektivní rychlost je odvozena od kmitočtu a dána vztahem počet přenosu dat za jeden cyklus x kmitočet. Přenosová rychlost je 266 MB/sec. Druhou verzí se stala sběrnice označovaná jako AGP 2x.

obr. 81 AGP slot z jednou možnou pojistkou pro kartu

Během jednoho cyklu probíhal dvojnásobný přenos dat. Základní rychlost byla opět 66 MHz, ale efektivní se pomocí dvojitého přenosu zvedla na 133 MHz. Přenosová rychlost se také zvýšila na 533 MB/sec. Tyto dvě verze nesly označení 1.0 a používaly napětí 3,3V. Nejpoužívanější je AGP sběrnice označovaná jako AGP 4x, která využívá čtyřnásobného přenosu dat během jednoho cyklu, což se základního kmitočtu 66 MHz převede na efektivní rychlost 266 MHz. Přenosová rychlost je 1 066 MB/sec. Verze je označovaná jako 2.0 a používá napětí 1,5V. Existuje i varianta AGP Pro určená výkonným grafickým kartám a je o něco delší než klasická AGP sběrnice.

Sběrnice AMR - ( Audio Modem Riser ) je určena jen pro interní modemy.
AMR slot je hnědé barvy, ale oproti AGP je podstatně menší. Bývá umístěn nad AGp slotem nebo pod posledním slotem PCI
Sběrnice označovaná jako CNR - (Communications and Networking Riser). Je to sběrnice určena jen pro síťové karty.

5.7 Rozhraní IDE

U PC AT bylo rozhraní IDE, které je určeno pro pevné disky a pro floppy mechaniky, na samostatné přídavné kartě. Karta řadiče většinou dále obsahovala rozhranní i pro sériový ( většinou dva ) a paralelní ( jeden ) port.

obr. 83 Samostatná karta řadiče určená do ISA slotu

V současné době se rozhranní IDE - ( Integrated Drive Electronics ) integruje na mainboard. Jedná se však jen o tzv. hostitelské adaptery, protože řadiče jsou integrovány do mechanik a pevných disků. ATA IDE ( AT Attachment ) je standardní 16 bitová sběrnice ISA, ze kterých se využívá jen 40 důležitých vývodů.

Hostitelské adaptéry pro IDE 1 ( zelený), IDE 2 ( bílý ) a FDD ( černý ) na mainboardu

Verze rozhranní IDE:
· XT IDE - určena pro 8 bitovou sběrnici ISA
· MCA IDE - určena pro 16 bitovou sběrnici MCA
· ATA IDE - určena pro 16 bitovou sběrnici ISA. Tato vrze je nejpoužívanější a existují i její rychlejší verze.

Standardy ATA:
· ATA - 1 ( 1986- 1994 )
· ATA - 2 ( 1996- také označována jako Fast-ATA, Fast-ATA-2 nebo EIDE )
· ATA - 3 ( 1997 )
· ATA - 4 ( 1998 - Ultra- ATA/33 )
· ATA - 5 ( 1999 - Ultra- ATA/66 )
· ATA - 6 ( 2000 - Ultra- ATA/100 )
· ATA - 133 ( 2001 - Ultra- ATA/133 )
Rozhraní ATA-1
· využívá kabel s 40 nebo 44 vodiči
· kapacita disku byla omezena na 528 MB ( 63 sektorů, 16 hlav, 1023 cylindrů )
· možnost připojení dvou disků na jeden řadič Master/Slave nebo Cable Select
· režim DMA - přímý přístup do paměti ( data jsou přesunována přímo do paměti bez nutnosti řízení procesorem )
· rychlost přenosu 8 MB/sec

Možné zapojení HDD na rozhraní ATA-1 a ATA-2
Rozhraní ATA-2
· podporuje vyjimatelné zařízení
· definuje překlad CHS/LBA ( Cylinder Head Sector / Logical Block Address ) umožňující správu disků do 8,4 GB
· rychlejší přístup DMA
· rychlost přenosu 16 MB/sec

Rozhraní ATA-3
· přidána technologie S.M.A.R.T ( Self-Monitoring, Analysis, and Reporting Technology )
· vyřazení 8 bitových protokolů DMA
· rychlost přenosu 16 MB/vteřinu

Rozhraní ATA-2 a ATA-3 jsou označována jako Enhanced IDE. Tato verze již umožňovala připojení až čtyř disků IDE na jeden řadič.

obr. 86 40ti žilový kabel pro IDE zařízení

Rozhraní ATA- 3 umožňovalo připojit až čtyři zařízení na dva kanály jednoho řadiče

Rozhraní ATA /ATAPI-4
· nová technologie ATAPI ( AT Attachment Packet Interface ), která umožňovala připojení libovolné mechaniky ( CD-ROM, ZIP, páskové mechaniky apod. )
· volitelný 40ti žilový nebo 80ti žilový kabel
· správa disků umožňuje pracovat s disky do kapacity 128 GB
· rychlost přenosu 33 MB/sec - režim Ultra-DMA

Doporučení - pomalejší zařízení je nevhodné připojovat na stejný kanál s HDD. Zpomaluje jej.

Rozhraní ATA /ATAPI-5
· povinný 80ti žilový kabel
· standard podpory signalu Cable Select (modrý konektor na mainboard, černý na zařízení - MASTER, šedý na SLAVE )
· rychlost přenosu 66 MB/sec - režim Ultra-DMA

Rozhraní ATA /ATAPI-6
· povinný 80ti žilový kabel
· rychlost přenosu 100 MB/sec- režim Ultra-DMA

Rozhraní ATA - 133
· povinný 80ti žilový kabel
· správa disků umožňuje pracovat s disky nad kapacitu 128 GB ( fy Maxtor )
· rychlost přenosu 133 MB/sec - režim Ultra-DMA

obr. 88 80ti žilový stíněný kabel

Paralelní uspořádání ATA má několik nevýhod:
· Vysoké napětí - 5V
· Velký počet pinů - 40. Větší náklady na výrobu
· Neohebnost velkých kabelů a tím možnost špatného proudění vzduchu ve skříni
· S rychlostí se zvyšovalo i působení elektromagnetického rušení

Z těchto důvodů se začalo uvažovat o jiné možnosti zapojení ATA a vznikla Serial ATA.

5.8 Rozhraní Serial ATA
Serial ATA ( SATA), jak je již z názvu patrné je rozhraní pracující na bázi sériového přenosu dat.
Serial ATA ( první generace ) vynikl hlavně:
· Nižším napětím 250mV ( max. 500 mV )
· Nižší náklady na výrobu - kulatý kabel
· Lepší kabeláž pro proudění vzduchu
· Odpadá řazení disků Master/Slave
· Podporuje velké disky ( pomocí nového adresování odpadá hranice 128 GB na HDD - viz kapitola Omezení disků )
· Vyšší přenosová rychlost až 150 MB/sec

Pro rozhraní SATA je zapotřebí jiných konektorů. Existují dva. Jeden je určen na tzv. hot-plug (zapojení a odpojení za chodu ) obr. a klasický konektor. Kabel pro SATA může být dlouhý až jeden metr.

Konektory (a) a (c) jsou pro signální část    a konektory (b) a (d) jsou napájecí.
   Tento konektor se zapojuje do části (e).
      Jedná se o hot-plug konektory

                                                                         Na tomto obrázku vidíte klasický konektor potřebný
                                                                                    pro připojení Seriál ATA kabelu.

U SATA odpadá i přiřazování disků na Master / Slave a tak i jejich jumperování. U klasického rozhraní ATA potřebuje řadič. Pokud chce komunikovat s druhým diskem, musí přerušit komunikaci s původním diskem.Proto řazení Master /Slave.

obr. 91 Klasické zapojení paralelního ATA rozhraní s dvěmi disky řazenými jako master a slave

Serial ATA zná jen pojem Master, na stejném kanále.Pro kompatibilitu lze však emulovat zapojení Master/Slave

obr. 92 V zapojení SATA rozhraní, má každé zařízení rovnocenný přístup.

S druhou generací se počítá v roce 2004 o rychlosti 300 MB/sec a v neposlední řadě s třetí generací s rychlostí 600 MB/sec v roce 2007.

5.9 Diskové pole RAID

Patří mezi speciální řadiče, které měly dostatečnou rychlost ale i spolehlivost. Principem RAIDu ( Redundant Array of Independent Disks - neboli redundantní pole nezávislých disků ), je zapisování dat na nejméně dva disky současně. Celé pole se však chová jako jeden celek.

Existují tři základní typy RAID polí:
· RAID 0 - používá se ke zrychlení disků
· RAID 1 - používá se ke zvýšení spolehlivosti
· RAID 10nebo také označován jako RAID 0/1 - kombinace předešlých typů

Existují i pole, která jsou odvozená od základních:
· RAID 2 ( od RAIDu 0 )
· RAID 3
· RAID 4
· RAID 5
· RAID 6
· RAID 30
· RAID 50

RAID 0

Je určen pro zrychlení výkonu pevných disků. Označuje se jako „Stripping - proužek“ a používá dva, nebo i více disků. Data, která se na tyto disky ukládají jsou za běhu řadičem dělena na menší bloky - proužky, které se pak následovně uloží střídavě na disky. Tím se urychlí jejich zápis . Uložení souboru, který má velikost např 200 MB na RAIDu je uložen za stejnou dobu jako 100MB na běžném řadiči. Obdobné je i čtení z disků. RAID se chová tak, jako byste na balón dvěmi kompresory se stejnými průměry hadic zároveň. Balón bude 2x rychleji nafouknut než s jedním kompresorem.
Tento RAID nezaručuje spolehlivost disků. Pokud dojde k poruše jednoho disku, pravděpodobně příjdete o všechna data..
Všeobecně pro RAID jakéhokoli typu platí pravidlo používat disky se stejnými parametry. Při různých rychlostech se bude čekat na nejpomalejší disk. U RAIDu 0 platí, že zapojením dvou a více disků se jejich kapacita zvyšuje. Pozor však na disky s rozdílnou kapacitou. Pokud např použijete disky s kapacitou 8 GB a 10 GB, bude s druhého disku využito jen 8 GB, což se rovná 16 GB výsledné kapacity.
RAID 0 je vhodný zejména pro velké soubory např. audio, video, DTP, CAD, animace.

                                                                    Blokové schéma RAIDu 0

RAID 1

Je určen ke zlepšení spolehlivosti uložení dat. Jedná se o tzv.„Mirroring - zrcadlení“. Již název mluví za vše. Data se ukládají současně na oba ( nebo více disků ). To znamená, že jsou zálohována a pokud se projeví jeden disk jako vadný, řadič tytéž data načte z druhého. Tím je zabezpečeno spolehlivé uložení dat.
U pole RAID 1 se zvýšením počtů disků nezvýší jejich kapacita, ale soubory jsou více zálohovány,
I zde platí, že nejlépe je použít disky stejných parametrů.

                                                                                                            Blokové schéma RAIDu 1

RAID 10
Je to kombinace předchozích typů RAID. Výsledkem jsou dvě identická pole RAID 0 obsahující tytéž data a jejich následný striping. K použití je zapotřebí čtyř disků a tím se zvýší i cena. Výhodou je však vysoký výkon.
Tento typ RAIDu se uplatní pro náročné datové přenosy velkých objemů s vysokou spolehlivostí.

                                                                    Blokové schéma RAIDu 10

RAID 2

Vychází ze základu RAID 0, ale je přidána ochrana dat pomocí ECC ( Error Checking and Correction ). Je však zapotřebí, aby tuto korekci ovládaly i použité pevné disky. Proto se tento typ výrazně nerozšířil.

RAID 3

Základem je opět RAID 0. K ochraně dat se používá paritní informace, která se ukládá na jeden vyhrazený disk. Ostatní disky pracují jak u RAIDu 0. Z každého disku v poli se ke každému bitu v bajtu ( na stejných pozicích ) vypočítá parita, která se uloží na vyhrazený paritní disk.
Při selhání jednoho disku je možné, po jeho výměně, ze zbylých disků ( dat ) a paritních informací dopočítat zbývající data. Toto dopočítávání však snižuje výkon PC.

0

1

2

3

4

5

6

7

Disk 1

0

0

1

1

1

0

1

0

Disk 2

1

0

0

1

0

0

1

1

Paritní disk

1

0

1

0

1

0

0

1

tab. 16 Přiklad dopočítávání paritních bitů při zápisu na dva standardní a jeden paritní disk.

Využití: pro pracovní stanice s velkými objemy sekvenčních dat ( video )

                                                                                               Blokové schéma RAIDu 3

RAID 4

Principielně je stejný jako RAID 3. Pracuje však na úrovni bloků. To umožňuje přistupovat nezávisle k uloženým datům. To je hlavně velká výhoda při čtení velkého množství malých bloků např. DB.
Zápis je srovnatelný jako u RAIDu3.
Využití: pro DB systémy pracující s malými úseky dat

                                                                                            Blokové schéma RAIDu 4

RAID 5

Oproti předchozím verzím RAID 3 a 4 ukládá paritní informace na všechny disky v poli. Zápis je rychlejší než u RAIDu 3 a 4, ale stejně je zapotřebí přečíst paritu a data a znovu je přepočítat a paritu zapsat. Proto je RAID 0 rychlejší oproti tomuto typu.
Při čtení je možné optimalizovat velikost bloku.
Využití: hlavně pro databázové data.

                                                                    Blokové schéma RAIDu 5

RAID 6

                                                                                        Blokové schéma RAIDu 6

Koncepčně vychází z RAIDu 5, ale ukládá dvě nezávisle vypočtené paritní informace. To umožní zrekonstruovat i dva vadné disky. Rychlost čtení je srovnatelná s RAID 5, zápis je o něco pomalejší.
Velkou výhodou je vysoká spolehlivost, nevýhodou vyšší cena..
Využití: pro malé a střední databáze s ohledem na vysokou spolehlivost dat.

RAID 10 a 30 ( kombinace samostatných RAIDů )

                                                                                       Blokové schéma RAIDu 10

                                                                                Blokové schéma RAIDu 30

RAID našel využití jak u uživatelských ( osobních ) PC, ale především jako zálohu u serverových stanic.
· Uživatelská ( osobní ) PC:
Osobní PC využívají RAID většinou pracující max. na 4 discích ( mainboardu má integrované dva sloty ). Spolehlivost je zde definována s nižšími parametry. Viz tabulka 17.

Minimální počet disků

Výkon při zápisu

Výkon pro čtení

Spolehlivost

RAID 0

N

velmi dobrý

velmi dobrý

žádná

RAID 1

2xN

dobrý

velmi dobrý

vysoká

RAID 2

N+1

dobrý

velmi dobrý

dobrá

RAID 3

N+1

sekv. dobrý

trans. slabý

sekv. velmi dobrý

trans. slabý

dobrá

RAID 4

N+1

sekv. velmi dobrý

trans. slabý

sekv. dobrý

trans. slabý

dobrá

RAID 5

N+1

přijatelný při použití write back cache

sekv. dobrý

trans. velmi dobrý

dobrá

RAID 6

N+2

slabý

velmi dobrý

vysoká

RAID 10

2xN

přijatelný

velmi dobrý

vysoká

tab. 17 Srovnání RAID řadičů

Servery
Zde RAID skutečně znamená diskové pole, neboť pracuje s více než 4-mi disky. Na obrázku vidíte diskové pole od firmy AC&NC.

Za spolehlivý RAID se považuje RAID 5 a vyšší či jeho kombinace.

                                                                                                                        RAID pro servery firmy AC&NC

5.10 Rozhraní SCSI
Je to označení rychlého rozhraní a vzniklo ze zkratek anglických slov Small Computer System Interface, ( v počítačovém slangu se nazývá „skazi“ ).
Jedná se o sběrnici, která umožňuje podporovat 8 či 16 fyzických zařízení, k nímž je přiděleno tzv. SCSI IDE. Samotný řadič sběrnice však potřebuje svoje IDE, a proto v praxi můžeme připojit maximálně 7 nebo 15 zařízení.

Pokud zakoupíme zařízení na SCSI rozhraní, má v sobě již zabudován SCSI řadič, který tvoří jeden integrovaný obvod. U SCSI řadičů není nutno vědět, který standart zařízení využívá, poněvadž se systémem komunikuje pomocí SCSI protokolů. Rozhraní SCSI dále potřebuje zakončovaní odpory tzv. terminátory. Tyto terminátory mají zabránit elektrickým odrazům vznikající při vysokých rychlostech na sběrnici.

Standardy SCSI
· SCSI - 1 rok 1986 první pokusy o SCSI rozhraní, ale bez standardů s volitelnými funkcemi
· SCSI - 2 rok 1994 zavedena standardní sada příkazů - CCS (Common Command Set)
· SCSI - 3
· SPI ( Ultra SCSI )
· SPI - 2 ( Ultra2 SCSI )
· SPI - 3 ( Ultra3 SCSI ), jsou vytvořeny podstandardy Ultra 160 a 160+

SCSI - 1
První definované rozhraní, které však mělo všechny funkce volitelné - nebyly standardizovány a proto každý výrobce mohl použít jiné funkce. Komptabilita výrobců nebyla vyřešena.
Sběrnice SCSI - 1 musí být zakončena pasivními terminátory o hodnotě 132 ?

SCSI - 2
Oproti SCSI - 1 je přidáno CCS a z volitelné parity na sběrnici se stala povinná. Tento standard byl vytvořen ve dvou základních verzích.
FAST - 8mi bitová sběrnice
- rychlost sběrnice 10 MHz
- používá typ kabelu A s 50ti vodiči
- přenosová rychlost 10MB/sec
- sběrnice typu SE
- max. počet zařízení = 7

obr. 103 Konektor rozhraní SCSI - 2 s 50 vývody označovaný jako alternativa1

WIDE - 16ti bitová sběrnice
- rychlost sběrnice 5 MHz
- používá typ kabelu P s 68 vodiči
- přenosová rychlost 10MB/sec
- sběrnice typu SE

- max. počet zařízení = 15

obr. 104 Konektor rozhraní SCSI - 2 s 68 vývody označovaný jako alternativa2

FAST/WIDE - 16ti bitová sběrnice
- rychlost sběrnice 10 MHz
- používá typ kabelu P s 68 vývody
- přenosová rychlost 20MB/sec
- sběrnice typu SE
- max. počet zařízení = 15

SCSI - 2 umožňuje řazení příkazů do fronty, a to až 256 současně. Po zpracování odešle zařízení odpověď sběrnici. Vykonávání příkazů je v takovém pořadí, aby se zvýšila efektivita práce celého zařízení. Tuto vlastnost lze využít hlavně u Os Windows NT či OS/2.
Sběrnice SCSI - 2 musí být zakončena aktivními terminátory o hodnotě 110 ?, nebo FPT terminátor (Forced Perfekt Termination ) který je napájen dvěmi regulovanými napětími a jsou přidány diody na odfiltrovávají příliš vysoké či nízké hodnoty signálu.Tím jsou z hlediska odolnosti proti rušení podstatně lepší než aktivní terminátor s napájením +5V.

FPT terminátory rozdělujeme podle typu sběrnice. FPT - 3 a FPT - 18 pro 8mi bitovou a FPT - 27 pro 16ti bitovou sběrnici. Číslo znamená počet usměrněných signálů na sběrnici.

SCSI - 3

Je tak označena nová sada standardů, které jsou vytvořeny jen z jednoho dokumentu s popisem všech vrstev ( např. příkazy pevného disku, příkazy pro RAID apod. ), ale i definice architektury SCSI ( SAM SCSI Architectural Model ), který určuje elektrické a fyzické rozhraní. Dále je nově definována specifikace SPI ( SCSI Paralel Interface ).Pro široký význam standardu SCSI - 3 se hovoří jen o jeho částech, které najdeme pod názvy SPI ( Ultra SCSI ), SPI - 2 ( Ultra2 SCSI ) a SPI - 3 ( Ultra3 SCSI ).

SPI ( Ultra SCSI )
Tento standard definuje elektrické signály a propojení paralelní sběrnice. Sada příkazů je zde definována protokolem, který se nazývá SIP.

ULTRA - 8mi bitová sběrnice
- rychlost sběrnice 20 MHz
- používá typ kabelu A
- přenosová rychlost 20MB/sec
- sběrnice typu SE
- max. počet zařízení = 7

ULTRA/WIDE - 16ti bitová sběrnice
- rychlost sběrnice 20 MHz
- používá typ kabelu P
- přenosová rychlost 40MB/sec
- sběrnice typu SE
- max. počet zařízení = 7

SPI - 2 ( Ultra2 SCSI )
Protokol SIP se stal součástí rozhraní. Dále se použilo nové elektrické rozhraní pod názvem LVD ( Low Voltage Differential ). LVD umožnilo zvýšit délku kabelu. Je definován i nový konektor označovaný jako SCA - 2 ( Single Connector Attachment ) umožňující výměnu disku za chodu systému. Vznikl i druhý typ konektoru VHDC (Very High Density Connector ), který byl zmenšeninou konektoru alternativa2.

ULTRA2 - 8mi bitová sběrnice
- rychlost sběrnice 40 MHz
- používá typ kabelu A
- přenosová rychlost 40MB/sec
- sběrnice typu LVD
- max. počet zařízení = 7

ULTRA2/WIDE - 16ti bitová sběrnice
- rychlost sběrnice 40 MHz
- používá typ kabelu P
- přenosová rychlost 80MB/sec
- sběrnice typu LVD
- max. počet zařízení = 15

obr. 105 Konektor rozhraní SCSI - 3 s 80 vývody označovaný jako SCA - 2 ( alternativa4 )

Pro ukončení sběrnic je zapotřebí terminátory typu LVD. Je to síť rezistorů o hodnotě 330 ? nebo 150 ? a 330 ? .

SPI - 3 ( Ultra3 SCSI )
Na rozdíl od předchozích SCSI rozhraní jsou již ve standardu přenášeny během jednoho cyklu dva přenosy. Děje se tak ve vzestupné a sestupné hraně impulsu. Tím můžeme docílit výslednou rychlost až na 160Mb/v při rychlosti sběrnice40 MHz. Dále je zde použita metoda CRC ( Cyclic Redundancy Checking ) místo parity pro kontrolu přenášených dat. SPI - 3 umožňuje kontrolu rychlosti kabelu tzv. validaci domén ( Domain Validation ). To znamená, že hostitelský adaptér se nejprve domluví s připojeným zařízením na nejvyšší možné rychlosti a následovně s touto rychlostí vyzkouší přenos. Pokud se objeví v přenosu chyby, sníží rychlost a opět testuje. Předchozí typy sběrnic odeslaly příkaz o rychlosti 5 MHz, pokud všechna připojená zařízení přijala tento příkaz, vrátili hostitelskému adaptéru informaci o jejich nejvyšších možných rychlostech. Sběrnice se potom přepla automaticky na nejvyšší rychlost nejpomalejšího zařízení.
U rozhraní SPI - 3 se staly vlastnosti opět volitelné, a proto se firmy vyrábějící SCSI dohodly a vytvořily podstandarty - Ultra160 a Ultra160+

Všeobecně pro SPI - 3 platí : - 16ti bitová sběrnice
- rychlost sběrnice 40 MHz
- používá typ kabelu P
- přenosová rychlost 160MB/sec
- sběrnice typu LVD
- max. počet zařízení = 15

ULTRA160 povinně obsahuje: - dva přenosy během jednoho cyklu
- kontrolu součtu metodou CRC ( detekce chyb využívající cyklický algoritmus, jimž se přepočítává každý blok či rámec dat jak při vysílání, tak příjmu )
- validaci domén

ULTRA160+ povinně obsahuje: - přenos dat v paketech
- QAS ( Quick Arbitrate and Select ) rychlá arbitráž a výběr - zkrácení času potřebné k předání řízení sběrnic z jednoho zařízení na druhé

obr. 106 Ikony používané k označená jednotlivých typů SCSI zařízení . Zleva zařízení pro sběrnici SE, HVD, LVD a SE i LVD

Konfigurace SCSI zařízení

- je o něco komplikovanější než konfigurace IDE. Je zapotřebí znát a nastavit:
1) Identifikační číslo sběrnice ( 0 - 7 nebo 0 - 15 )
2) Terminátory

Identifikační číslo se nastavuje buď pomocí přepínačů, otočného voliče nebo spojek. Spojkami nastavujeme binární číslo přiřazenému zařízeni ( jedna spojka je jeden bit, př.: 0011 je rovna adrese 3 ).

Terminátory musí ukončit danou sběrnici. Pro ukončení platí pravidla:
1) Oba konce sběrnice musí být zakončené
2) Jeli na konci hostitelský adaptér, musí mít zapnuto ukončení sběrnice
3) Jeli na konci zařízení, které má SCSI konektory na vstup a výstup, musí být do výstupu zasunut zakončovaní modul. Pokud má SCSI zařízení jen jeden konektor používá se tzv.průchozí terminátor

obr. 107 Externí terminátor sběrnice SCSI                                        obr. 108 Interní a průchozí terminátor sběrnice SCSI

Další možná konfigurace některých SCSI zařízení
§ Parita SCSI - zapnutí/vypnutí paritní kontroly
§ Pozdržený start - lze navolit postupné spouštění zařízení na sběrnici ( sníží se tak zatížení zdroje při startu )
§ Napájení terminátoru - zapnutí/vynutí

Schématické zapojení SCSI řadiče. Hostitelský adaptér má ID 7. Před HDD 1 je zapojen průchozí, interní terminátor a u CD-ROM je zapojen externí terminátor.

*název signálu*	*číslo na vývodu konektoru*	*napětí u konektoru ze strany počítače*
Hodiny klávesnice	1	+2,0V - +5,5V
Data	2	+4,8V - +5,5V
Nevyužitý	3	--
GND	4	--
+ 5 V	5	+2,0V - +5,5V

*název signálu*	*číslo na vývodu konektoru*	*napětí u konektoru ze strany počítače*
Data	1	+4,8V - +5,5V
Nevyužitý	2	--
GND	3	--
+ 5 V	4	+2,0V - +5,5V
Hodiny klávesnice	5	+2,0V - +5,5V
Nevyužitý	6	--

A	vstup zvuku	G	sériový port 1 ( COM )
B	výstup zvuku	H	sériový port 2
C	konektor RJ – 45 pro poč. síť	I	konektor PS/2 pro myš
D	paralelní port ( LPT )	J	konektor PS/2 pro klávesnici
E	USB port 2	K	video výstup ( pro monitor )
F	USB port 1

A	vstup zvuku	G	sériový port 1 ( COM )
B	výstup zvuku	H	sériový port 2
C	konektor RJ – 45 pro poč. síť	I	konektor PS/2 pro myš
D	paralelní port ( LPT )	J	konektor PS/2 pro klávesnici
E	USB port 2	K	video výstup ( pro monitor )
F	USB port 1

	0	1	2	3	4	5	6	7
Disk 1	0	0	1	1	1	0	1	0
Disk 2	1	0	0	1	0	0	1	1
Paritní disk	1	0	1	0	1	0	0	1

	Minimální počet disků	Výkon při zápisu	Výkon pro čtení	Spolehlivost
RAID 0	N	velmi dobrý	velmi dobrý	žádná
RAID 1	2xN	dobrý	velmi dobrý	vysoká
RAID 2	N+1	dobrý	velmi dobrý	dobrá
RAID 3	N+1	sekv. dobrý trans. slabý	sekv. velmi dobrý trans. slabý	dobrá
RAID 4	N+1	sekv. velmi dobrý trans. slabý	sekv. dobrý trans. slabý	dobrá
RAID 5	N+1	přijatelný při použití write back cache	sekv. dobrý trans. velmi dobrý	dobrá
RAID 6	N+2	slabý	velmi dobrý	vysoká
RAID 10	2xN	přijatelný	velmi dobrý	vysoká