Datorsystem 1 & Datorarkitektur 1 – föreläsning 6 tisdag 6 november 2007.

En presentation över ämnet: "Datorsystem 1 & Datorarkitektur 1 – föreläsning 6 tisdag 6 november 2007."— Presentationens avskrift:

1 Datorsystem 1 & Datorarkitektur 1 – föreläsning 6 tisdag 6 november 2007

2

3 Volatile (flyktig) Data finns inte kvar efter det att strömmen slagits av. Non-volatile (Icke- flyktig/beständig) Data finns kvar även efter det att strömmen slagits av.

4 Thomas Alva Edison (1847-1931) Edisons första glödlampa, som han visade upp för världen 1879.

5 Vakumröret bygger på den sk Edison effekten -- elektrisk ström kan färdas i gas eller vakum (1883).

6 När en ström går genom katoden blir den varm och avger elektroner innuti vakumröret. De frigjorda elektroderna dras till den possitivt laddade anoden och det uppstår en ström av elektroner från katod till anod.

7 En enkel dator konstruerad av vakumrör (IBM 1946). Maskinen klarar av att multiplicera två 10-siffriga tal 40 ggr/s.

8 ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) togs i bruk 1946 av amerikanska armén. Syftet var att räkna ut tabeller med balistiska banor för olika typer av projektiler. Det gick åt nästan 18.000 vakumrör för att konstruera ENIAC. För att koppla samman hela härligheten behövdes det mer än 5 miljoner lödningar!!

9 The vacuum tube looks and behaves very much like a light bulb; it generates a lot of heat and has a tendency to burn out. Also, it is slow, big and bulky.

10 Bell Labs 16 December 1947 A result from their war- time efforts to produce extremely pure germanium "crystal" mixer diodes, used in radar units as a frequency mixer element in microwave radar receivers.

11

12

13

14 En kondensator (Capacitor) är som en läckande hink med vatten. Kondensatorn fylls på med elektroner och laddas därmed upp. Efter en tid "rinner" ellektronerna ut och kondensatorn tappar sin laddning.

15 DRAM ≈ 1966

16 ABQ 000 010 100 111 AQ 01 10 Flipp-Flopp

17 Input Data D Enable E Noll på ena ingången gör att AND alltid ger 0 och NAND alltid 1 0 1 0 1 1 0 1

18 Oavsett värde på D minns kretsen det gamla värdet på Q = 0 1 0 1 1 0 ? 0 1 Vad händer om vi ändrar E till 0?

19 Noll på ena ingången gör att AND alltid ger 0 och NAND alltid 1 1 1 1 0 0 1 Hur funkar det med D = 1... 0

20 Oavsett värde på D minns kretsen det gamla värdet på Q = 1 1 1 0 0 1 0 1 ? Och nu ändrar vi E till 0

21 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 Om vi ändrar till E=0 kommer Q att "minnas" det föregående värdet på D (som lagrades i enable-fasen) oavsett om värdet på D ändras. SRAM Om E=1 blir Q == D.

22 Volatile (flyktig) SRAM och DRAM Non-volatile (Icke- flyktig/beständig). Vill ju ha kvar vårt data även efter det att strömen slås av...

23

24

25

26 Speed 10000 RPM Seek Time 6ms Transfer time 50MB/s Controler overhead 0.2ms Hur lång tid tar det att skriva/läsa en 512 Byte stor sektor?

27 Kan vi lita på vårt minne? Dependability

28 Ett mått på hur länge nått fungerar utan avbrott… MTTF (Mean Time To Failure) MTTR (Mean Time To Repair) MTBF (Mean Time Between Failures = MTTF + MTTR Reliablity – tillförlitlighet

29 Ett mått på hur tillgänglig en tjänst är… Availability = MTTF MTTF + MTTR Availability - tillgänglighet

30 Fault Failure avser ett helt system Fault avser en komponent i systememet. Fault Avoidance Fault tolerance Fault forecasting Availability ökar MTTF ökar Fault Tolerance

31 Hur kan vi förbättra tillförlitligheten och tillgängligheten vid lagring på hårddisk?

32 Striping Sprid data över flera diskar. Möjliggör parallell åtkomst... vilket kan ge ökad prestanda. RAID 0

33 MIRRORING Skriv samma data på flera ställen. Extra säkerhet till följd av Redundans (överskott) i hårdvara. RAID 1 Redundant Array of Inexpensive Disks

34 Bit-Interleaved ParityRAID 3 Protection Groups Check Disks Spara endast tillräckligt med redundant information så att vi kan återskapa data om något går fel.

35 Raid 3 Disk 1Disk 2Disk 3Parity Disk 0000011100000101000000000000010 XOR 00000101 00000111 00000101 00000000 00000010 XOR

36 Raid 3 Disk 1Disk 2Disk 3Parity Disk 0000011100000101000000000000010 10010110 10010100 W W XOR R R R

37 Raid 4 Disk 1Disk 2Disk 3Parity Disk 0000011100000101000000000000010 W Disk 1Disk 2Disk 3Parity Disk 00000111000001011001011010010100 RR efter före W 10010110

38 Denna disk måste uppdateras för alla skriviningar till något block på någon av data- diskarna. Kan skriva samtidigt till olika block så länge paritets-blocket inte lagras på samma disk. Distributed Block-Interleaved Parity

39 Uppskattningsvis 80% av alla servrar använder någon form av RAID-system. Vanligast är RAID 1 och RAID 5. Hot-Swapping är bara sååå coolt!