Přidání poznámek z POT k periferním zařízením a řadičům

KIV POT/14. Periferní zařízení a řadiče.md

@@ -0,0 +1,123 @@
+# Perfiferní zařízení a řadiče
+
+### Časovací obvody
+
+- čítací registr - 8bitový registr nebo 16/32bitový čítač
+	- lze jej nastavit a číst programově nebo z pomocného registru
+	- počítá od nastavené hodnoty (`0000` -> `FFFF`)
+	- při přetečení (`FFFF` -> `0000`) může generovat přerušení
+- předdělička - snižuje frekvenci systémových hodin dělením zvolenou konstantou
+
+**Použití**
+- měření časových interrvalů
+- generování přerušení po určitém čase
+- periodické generování přerušení
+
+**Hodiny reálného času** (RTC)
+- obsahují kaskádu čítačů pro sekundy, minuty, hodiny, ...
+- registry lze programově číst
+- někdy na čipu se SRAM, ve společném pouzdru s krystalem a baterií
+
+### Diskové paměti
+
+**Konstrukční principy**
+- hlavy jsou na otočeném nosiči
+	- nastavením polohy hlav vybrán cylindr
+	- výběrem hlavy zvolena stopa
+	- záznam v jednotlivých stopách rozdělen na sektory
+- klasické adresování sektorů: **CHS** (Cylinder, Head, Sector)
+- novější způsob: **LBA** (Linear Block Address)
+	- všechny sektory jsou průběžně očíslovány jednorozměrnou adresou
+- sektor (běžně 0.5 kB) = nejmenší objem dat, který lze číst/zapsat
+	- při požadavku na změnu 1 bytu
+		- přečte se celý sektor do paměti, změní se byte, sektor se zovu zapíše
+
+**Kombinovaná zápisová/čtecí hlava**
+- zápis indukční hlavou
+	- záznam bitů modulací proudu v hlavě, kódování RLL
+- čtení magnetorezistivní hlavou
+	- MR senzor - změna el. odporu v magnetickém poli
+
+**Zonální záznam** (ZBR, Zone Bit Recording)
+- bez ZBR - ve všech stopách stejný počet sektorů (povrch disku není dobře využit)
+- se ZBR - v jednotlivých zónách je různý počet sektorů ve stopě
+
+**Rychlost disku**
+- rychlost vystavení hlav
+	- podle konstrukce vystavovacího mechanismu
+	- cca 0.5-1.0 ms na sousední stopu
+	- pro libovolné stopy cca 3-10 ms
+- rychlost nalezení sektoru
+	- podle rychlosti otáčení
+	- 1/2 otáčky = 4.2 ms při 7200 ot/min
+- rychlost přenosu
+	- podle rychlosti otáčení a kódování
+	- přenos z povrchu disku cca. 500-2000 Mbit/s
+
+### Solid State Devices (SSD)
+
+**Architektura Flash NAND**
+- stránka (page) = 2048 + 64 bytů (4 sektory)
+- blok = běžně 64 stránek
+- při kapacitě 4 Gb 4000 bloků
+- AND nemá dělení na bloky
+- paměťová matice se čte/zapisuje po stránkách
+- ECC slouží k opravě chybně přečtených dat
+- mazání
+	- AND - po stránkách
+	- NAND - po blocích
+
+**FTL** (Flash Translation Layer)
+- převádí logickou lineární adresu sektoru (LBA) na fyzickou adresu čipu / adresu stránky na čipu
+	- paralelní činnost banků pro zvýšení rychlosti
+	- rovnoměrné využívání stránek (Wear Leveling) pro vyšší životnost
+	- mazání volných stránek pro další zápis (Garbage Collection)
+	- správa vadných bloků
+
+**Rozhraní NVMHCI** (Non Volatile Memory Host Controller Interface)
+- protokol pro připojení nevolatilních pamětí na PCIe
+
+### Rozhraní ATA, ATAPI a SATA
+
+**Rozhraní ATA**
+- specifikace definuje
+	- fyzickou vrstvu
+		- odvozena od sběrnice ISA
+	- registry řadiče
+		- **Command** - příkazový registr - zápis povelu pro zařízení
+		- **Sector Count** - počet přenášených sektorů
+		- **LBA Low, Mid, High** - LBA adresa dat
+		- **Device** - výběr zařízení (č. 0/1), číslo hlavy při adresování CHS
+		- **Status** - stavový registr
+		- **Alternate status** - stavový registr
+		- **Features** - pro zápis různých parametrů (volba Ultra DMA, řízení úsporných režimů, ...)
+		- **Error** - indikace typu chyby
+
+**Rozhraní ATAPI** (ATA Packet Interface)
+- pro připojení CD/DVD
+	- do příkazového registru se zapisuje příkaz Packet Command (`0xA0`)
+	- příkazy pro CD/DVD se předávají v příkazovém bloku (12 bytů) který se zapisuje do **datového registru**
+- příkazový packet
+	- do příkaz. registru se zapíše příkaz Packet Command
+	- do datového registru se zapíše příkazový packet
+	- z/do datového registru se čtou nebo zapisují data
+
+**Rozhraní SATA** (Serial ATA)
+- z hlediska aplikačního SW transparentní (používá stejné registry jako u ATA)
+- fyzická vrstva
+	- každá disková jednotka propojena dvojicí jednosměrných signálů
+	- používá se diferenciální signál
+	- přenos. frekvence 1.5/3 GHz, rychlost tedy 150/300 MB/s
+
+**SATA II**
+- oproti SATA obsahuje rozšíření
+	- použití NCQ (Native Command Queuing)
+		- příkazy zadávány před dokončením předchozího
+		- vykonány v optimálním pořadí (určuje disk)
+	- rozvětvení portů (Port Multiplier)
+		- musí jej podporovat HBA (Host Bus Adapter)
+		- z jednoho HBA až na 15 portů
+		- port 15 (0xF) je Control Port
+	- podpora SES (SCSI Enclosure Services)
+		- komunikace s napájecími zdroji, ovládacím panelem, ...
+	- kompatibilita rozhraní se SAS (Serial Attached SCSI)