Inhalt
0. Die HDDFAQ
0.1 Wo bekomme ich die HDDFAQ ?
0.2 Welche Version ist aktuell ?
0.3 Hinweise
1. Bussysteme / Allgemeines / IDE
1.1 IDE / EIDE allgemein
1.2 Was bringt EIDE neues ?
1.3 SCSI allgemein
1.4 IDE und SCSI gemeinsam
1.5 Master / Slave / Cable Select
1.6 Powersave bei Festplatten
1.7 Format / Lowlevel Format
1.8 Benchmarks
1.9 Festplattenprobleme
1.10 Laufwerksbuchstaben
1.11 504 MB / 2 GB Grenze
1.12 Terminierung bei EIDE
2. SCSI im Detail
2.1 SCSI Normen
2.2 Kabellaengen
2.3 Terminierung
2.4 ID, LUN
2.5 Mapping
2.6 SCSI Specials
3. Massenspeicher-Technik
3.1 Bauformen
3.2 RAID
3.3 Zugriffszeit
3.4 Drehzahl
3.5 Cache, Softwarecache, Cachecontroller
3.6 MR-Koepfe, PRML
3.7 PIO Modes
3.8 Echte und unechte Megabytes
3.9 ZBR
3.10 Kalibrierung
3.11 Interleave
3.12 CHS
3.13 S.M.A.R.T
4. Dateisysteme
4.1 FAT
4.2 VFAT
4.3 HPFS
4.4 NTFS
5. Produkte
5.1 Diskettenersatz ?
5.2 Streamer
5.3 CDROM Laufwerke
5.4 CD Brenner
5.5 SCSI Hostadapter
5.6 Festplattenkomprimierung
6. Glossar
6.1 Abkuerzungen
6.2 Bezugsquellen
0 Die HDDFAQ
0.1 *Wo bekomme ich die HDDFAQ ?*
Die jeweils neueste HDDFAQ kann bei meiner Mailbox, der
PC POWER BBS in
Walsrode bezogen werden: per Fido-Request unter der Adresse
2:241/1050
(analog bis 28k8 + ISDN). Das Request-Magic lautet HDDFAQ
Wer keinen Fidorequest durchfuehren kann, kann gern auch
Online unter
der Nummer 05161/910862 anrufen (analog+ISDN): Hier findet sich
die FAQ
im Dateibereich 2 (FAQs). Die HDDFAQ ist auch in zahlreichen
anderen
Mailboxen verfuegbar. In den Fidoechos 386.GER, HARDWARE.GER
und
STORAGE.GER poste ich alle 14 Tage eine aktuelle Liste der
Support-Boxen.
Neben der HDDFAQ gibt es von mir noch zwei weitere FAQs
- am besten
gleich requesten: Magics TAKTFAQ bzw. RAMFAQ.
TAKTFAQ: *alles* zu Hochtakten von CPUs, CPU Faelschungen, Kuehlung,
Bus/Boardtakt,
Tuningtips, CPU Codenummern, Pentium Clones,
CPU Upgrade,
...
RAMFAQ: *alles* ueber DRAMs: SIMM, PS/2, EDO, BEDO, EDRAM,
DIMM,
Zugriffszeiten,
RAM Adapter, Parity, Page Mode, Interleave,
Cachetechniken,
Speicher fuer Grafikkarten, BIOS Settings,
DRAM Codes
entschluesselt, Shadow RAM, Shared Memory, ...
0.2 *Welche Version ist aktuell ?*
Interessierte Leser koennen per Netmail an mich (Holger
Ehlers,
2:241/1050.1) in den Mailverteiler aufgenommen werden, der per
Netmail
ueber jede neue Version der FAQ informiert.
0.3 *Hinweise*
Diese HDDFAQ ist verfasst worden von Holger Ehlers, PC
POWER GmbH. Sie
darf und soll frei weitergegeben werden, solange sie unveraendert
bleibt. Das Copyright liegt bei der PC POWER GmbH. Ueber Feedback,
Fehlerhinweise, Tips zu Erweiterungen etc. freue ich mich besonders.
Bitte an 2:241/1050.1 adressieren. An dieser Stelle moechte
ich mich
bei allen bedanken, die mit Ihren Tips zu dieser FAQ beigetragen
haben.
Anmerkung: In dieser FAQ wird statt des eingebuergerten,
aber
eigentlich falschen Begriffs 'SCSI Controller' die korrektere
Bezeichnung 'SCSI Hostadapter' verwendet.
1. Bussysteme / Allgemeines / IDE
1.1 *IDE / EIDE allgemein*
Das bei weitem beliebteste Bussytem fuer Massenspeicher
ist heute der
IDE bzw. EIDE Bus (auch: AT-Bus oder ATA). Er basiert auf einem
Standard
aus dem Jahre 1989, der von einem Herstellerkonsortium geschaffen
wurde.
Ungenormte IDE Vorlaeufer gab es schon ab 1985/86.
Die Abkuerzung IDE deutet an, dass sich der eigentliche
Festplatten-
Controller - also die Elektronik, die die Festplatte steuert
- auf der
Festplatte befindet. Der auf modernen Mainboards bzw. auf Steckkarten
zu
findende '(E)IDE-Controller' ist eigentlich nur ein recht primitiver
Pegelwandler und weitgehend unintelligent. Der Vorteil der Auslagerung
der Steuerelektronik auf die Festplatte liegt in der besseren
Anpassbarkeit an die Festplatte. Es muss naemlich nicht mehr
wie frueher
zu MFM / RLL Zeiten ein Controller zu (fast) allen Festplatten
kompatibel sein, sondern die Elektronik kann individuell auf
die
Festplatte abgestimmt werden. Auf diesem Wege wurden den Fortschritt
laehmende Controller-Standards (wie z.B. die maximalen 5 MBit/s
bei MFM)
vermieden.
IDE ist standardmaessig auf 63 Sektoren, 16 Koepfe und
1024 Zylinder
beschraenkt. Das ergibt - je nach Rechenweise - 504 'echte'
MB bzw. 528
MB aus Sicht der Hersteller (siehe 3.8). Erst die EIDE Erweiterung
(s.
1.2) laesst groessere Kapazitaeten zu.
An einen (E)IDE Controller lassen sich pro Kanal zwei (E)IDE
Geraete
anschliessen. Alte IDE Controller verfuegen i.d.R. nur ueber
einen
Kanal. Modernere EIDE Controller bieten meist zwei Kanaele,
bezeichnet
mit 'Primary' und 'Secondary'. Dadurch ist es moeglich bis zu
vier
Geraete anzuschliessen. Der zweite Kanal ist zwar meist nicht
elektrisch
vom ersten getrennt, belegt aber aus Kompatibilitaetsgruenden
unterschiedliche Ressourcen:
(E)IDE Kanal
1 2 3
4
--------------------------------------------
I/O Port (Hex) 1F0
170H 1E8H 168H
IRQ
14 15 12/11 11/10
1.2 *Was bringt EIDE neues ?*
Neu bei EIDE sind:
- PIO Mode 2, 3, 4, (5 geplant)
- Unterstuetzung von bis zu 127.5 GB grossen Platten (statt
504 MB)
- neue Devicetypen (CDROM, Streamer) via ATAPI
- Unterstuetzung von mehr als zwei Devices
Parallel zur EIDE-Erweiterung mussten auch die BIOSse angepasst
werden.
Zusaetzlich zum alten Schema CHS sind die Modi LBA und der weniger
gebraeuchliche 'Large' Modus hinzugekommen.
BIOS CHS/IDE EIDE
LBA/XCHS
------------------------------------------------------------
Sektoren/Spur: 63
63 255
63
Koepfe:
255 16
16 255
Zylinder:
1024 1024
65536 1024
= max. Groesse: 7.8 GB
504 MB 127.5 GB 7.8 GB
Die wichtigste Neuerung bei EIDE ist sicherlich das Durchbrechen
der
504 MB Grenze. Ohne dieses Feature haette EIDE sicherlich keine
Chance
am Markt gehabt. In der vor-EIDE-Zeit gab es zwar schon einige
Loesungen
fuer Festplatten mit mehr als einem halben GB, aber diese waren
wenig
praxistauglich und IDE-untypisch teuer. So gab es z.B. eine
1 GB
IDE Festplatte, die dem Controller zwei getrennte 504 MB Festplatten
vorgaukelte.
Auch Besitzer mit altem BIOS (z.B. AMI BIOS vor 25.7.1994)
und altem
IDE Controller, koennen die meisten Vorteile und vor allem die
Kapazitaet einer modernen EIDE Festplatte nutzen. Die
Festplattenhersteller bieten dazu Software an, die ein Ansprechen
der
Kapazitaet ueber 504 MB moeglich macht. Am weitesten verbreitet
ist der
Diskmanager von der Firma Ontrack, der z.B. bei Western Digital
HDDs
beigelegt wird. Fehlt ein solcher Treiber bei einer neu erworbenen
HDD,
sollte man seinen Haendler bitten, ihn zu besorgen oder sich
selbst in
der Herstellermailbox umsehen. Hinweis: Die meisten Treiber
sind zwar
prinzipiell mit allen Festplatten kompatibel, fragen jedoch
bei der
Installation den Hersteller der Festplatte ab, so dass z.B.
die
Installation eines WD Treibers auf einer NEC Festplatte fehlschlaegt.
Wenn man durch ein Systemupgrade den installierten Treiber
nicht mehr
benoetigt, sollte man ihn nach Moeglichkeit durch die Deinstallations-
Routine entfernen lassen. Ist das nicht moeglich oder vorgesehen,
kann
man den Treiber auch von Hand vom Bootsektor loeschen, indem
man von
einer Bootdiskette den undokumentierten Befehl 'FDISK /MBR'
ausfuehrt.
Dieser schreibt den Bootsektor der Festplatte neu (keine Sorge,
die
Daten der Festplatte bleiben erhalten) und entfernt dabei den
Treiber.
Leider funtioniert diese Methode nicht bei allen Treibern. Speziell
beim
Ontrack Diskmanager verwenden einige Versionen eine NON-DOS
Partition,
bei der der Trick mit FDISK natuerlich versagt. Hier muss neu
formatiert
werden, wenn die Software keine Deinstallation anbietet.
EIDE Controller gibt es fuer ISA (schwer zu beschaffen!),
VL und PCI
Bus. Mit einem ISA EIDE Controller kann man aufgrund der beschraenkten
Transferrate des ISA Busses sicher keine Leistungssteigerung
erwarten,
aber die anderen EIDE Vorteile lassen so auch mit ISA nutzen.
Der
typische EIDE Controller ist bereits mit zwei Kanaelen ausgestattet
und
kostet ohne BIOS unter 60 DM. Moderne PCI Boards haben fast
alle einen
EIDE Controllerchip auf dem Mainboard integriert, so dass ein
separater
Controller nur fuer mehr als zwei EIDE Kanaele in Frage kommt.
1.3 *SCSI allgemein*
SCSI ist seit 1986 offizieller ANSI Standard und ging Anfang
der 80er
Jahre aus den SASI Spezifikationen hervor, an denen sich Adaptec
neben anderen Herstellern stark beteiligte. SCSI ist ein Bussystem,
das
speziell fuer Multitasking ausgelegt ist (siehe 2.6). Es zeichnet
sich
durch hohe Flexibilitaet, Kompatibilitaet, Zuverlaessigkeit
und
Erweiterbarkeit aus.
1.4 *IDE und SCSI gemeinsam*
Entgegen vieler Befuerchtungen von (E)IDE -> SCSI Umsteigewilligen
ist
der parallele Betrieb von (E)IDE und SCSI Geraeten in einem
System
problemlos moeglich. Es reicht, den SCSI Hostadapter sowie die
SCSI
Geraete physikalisch korrekt anzuschliessen. Ein Nachteil ist
jedoch,
dass weiterhin von der ersten (E)IDE Festplatte gebootet werden
muss.
Dieses Handicap laesst sich mit einem der folgenden 'Tricks'
umgehen:
- (E)IDE Festplatten nicht im BIOS eintragen und spaeter
per Treiber in
das System einbinden oder vom Betriebssystem
erkennen lassen. Z.B.
OS/2 hat dieses Feature serienmaessig. Als
Treiber fuer DOS bietet
sich z.B. Anydrive an.
- SCSI Hostadapter von WD verwenden (diese unterstuetzen
SCSI Boot vor
IDE)
- MR BIOS (Shareware BIOS, in div. Mailboxen) flashen.
Dieses BIOS
unterstuetzt als vermutlich einziges SCSI
Boot vor IDE.
1.5 *Master / Slave / Cable Select*
In einem (E)IDE System koennen maximal zwei Festplatten
an einen (E)IDE
Kanal angeschlossen werden. Auf den Festplatten muss (meist)
die
aktuelle Konfiguration eingestellt sein, d.h. die Festplatte
muss
wissen, ob sie allein am betreffenden Kanal angeschlossen ist
(Single),
oder ob sie Gesellschaft hat. Ist letzteres der Fall, so muss
eine
'Rangordnung' festgelegt werden: Die erste Festplatte wird zum
Master
und die zweite zum Slave bestimmt. Ohne diese Einstellung laeuft
ein
(E)IDE System meist nicht stoerungsfrei.
Ist bei einem EIDE System auch der zweite Kanal mit (E)IDE
Geraeten
belegt, ist analog zu verfahren. Zwei Beispiele:
1. Kanal: HDD
Master
HDD Slave
2. Kanal: CDROM Single
1. Kanal: HDD
Single
2. Kanal: CDROM Single
Einige Geraete (besonders CDROMs) besitzen keine 'Single'
Einstellung.
In diesem Fall laufen sie meist mit der Einstellung 'Master'
korrekt.
Als weitere Einstellungsmoeglichkeit ist auf einigen (E)IDE
Geraeten
'Cable Select' (CS) zu finden. Mit einem speziellen (E)IDE Kabel
(beondere Pinbelegung) koennen entsprechende Geraete dann selbst
bestimmen, ob sie Master oder Slave sein muessen. Diese zeitgemaesse
(weil praktisch 'Plug and Play'-) Moeglichkeit hat leider praktisch
keine Verbreitung gefunden.
1.6 *Powersave bei Festplatten*
Wohl jedes neuere BIOS unterstuetzt Powermanagement nach
der EPA Norm.
Mit ihm laesst sich bei geeigneter (E)IDE Festplatte nach einiger
Zeit
ohne Festplattenzugriff der Plattenmotor abschalten. Dies spart
ein paar
Watt Strom und senkt den Laermpegel etwas. Nachteil ist eine
verkuerzte
Lebensdauer der Festplatte, denn die Mechanik ist nicht (wie
z.B. bei
Notebooks) darauf ausgelegt, besonders haeufig hoch- und runtergefahren
zu werden. Aus diesem Grund sollte man das Powermanagement fuer
die
Festplatte entweder ganz ausschalten oder wenigstens eine lange
Verzoegerungszeit einstellen.
SCSI Festplatten unterstuetzen ebenfalls meist einen Powersave
Modus,
nur ist dieser nicht durch das PC BIOS zu aktivieren. Entweder
uebernimmt der SCSI Hostadapter oder ein Treiber das Powermanagement.
Auch hier gelten natuerlich obige Hinweise zur Lebensdauer.
1.7 *Format / Lowlevel Format*
Das normale Format kennt jeder: Es ist zur Einrichtung
jeder neuen
Festplatte notwendig. Es werden alle (eventuell vorhandenen)
Daten auf
der Festplatte geloescht und die Festplattenstruktur wird entsprechend
dem Dateisystem (z.B. FAT, s. 4.1) eingerichtet.
Selten wird das Lowlevel Format (LL) benoetigt. Es kann
nicht mit DOS
Befehlen, sondern nur mit speziellen Tools durchgefuehrt werden.
Beim
Lowlevel Format ist es wichtig, darauf zu achten, dass man das
richtige
Format-Programm verwendet (meist vom Plattenhersteller). Andere
Software
zur Lowlevel-Formatierung loescht unter Umstaenden die Bad-Sector
Map
und andere wichtige Informationen (z.B. ZBR Eintraege). Dadurch
kann
eine Festplatte dauerhaft unbrauchbar werden oder ihre Kapazitaet
extrem
schrumpfen. LL-Format wird nur benoetigt, wenn eine Festplatte
mit dem
normalen DOS Format nicht mehr ansprechbar ist. Einige Festplatten
fangen aus Sicherheitsgruenden den Befehl zum LL-Format ab und
fuehren
statt dessen ein ganz normales Format durch.
1.8 *Benchmarks*
Festplatten-Benchmarks gibt es viele. Doch nur wenige sind
wirklich
geeignet, praxisrelevante und vergleichbare Leistungsdaten einer
Festplatte zu bestimmen. Primitive Benchmarks arbeiten mit
Datenbloecken, die in den Festplattencache passen, und bestimmen
so nur
die Interfacegeschwindigkeit und nicht die Geschwindigkeit der
eigentlichen Festplatte (z.B. Coretest ist so ein Programm).
Andere
Programme messen nur die Zugriffszeit oder bestimmen die Geschwindigkeit
bei linearem Lesen von der Festplatte; ebenfalls wenig praxisrelevante
Eckdaten.
Eine gute Empfehlung ist dagegen das Programm CTHDBENCH
aus der c't
Mailbox. Es liest und schreibt auf der Festplatte mit variablen
Blockgroessen und bestimmt einen realistischen, nach Schreib-
und
Lesezugriffen gewichteten, Mittelwert. Um vergleichbare Messdaten
zu
erhalten, ist es allerdings unabdingbar, die Rahmenbedingungen
fuer die
Messungen gleich zu halten. Wichtig bei allen Festplattenbenchmarks:
Der
Softwarecache muss ausgeschaltet sein! Messungen mit Festplattencache
fallen unrealistisch hoch aus und sind nicht vergleichbar.
1.9 *Festplattenprobleme*
Zu diesem Thema kann man sicher ganze Buecher schreiben.
Hier nur ein
paar der haeufigen Festplattenprobleme:
?: "HDD error or HDD not ready" bzw. Festplatte wird nach dem
Einschalten nicht erkannt, wohl aber nach
einem Reset
!: Moeglicherweise hat die Festplatte nicht genuegend Zeit,
hochzufahren
und sich korrekt beim Controller zu melden.
Testweise die Bootzeit
durch langen Speichertest und 'Floppy Seek
enabled' verlaengern.
?: Beim entpacken von Archiven werden Fehler in der Checksumme
gemeldet
oder .EXE Dateien werden als defekt gemeldet.
!: Eine Ursache koennen Uebertragungsfehler durch schlechte
oder zu
lange (!) Kabel sein. Im SCSI Bereich kann
es u.U. an einer falschen
Terminierung liegen.
?: Eine neue Festplatte laeuft gar nicht an.
!: Bei manchen Modellen (insbes. SCSI) muss ein Jumper gesetzt
werden,
damit die HDD von selbst hochfaehrt. Die Position
dieses Spinn-off
Jumpers sollte in der Dokumentation erklaert
sein.
?: Eine laenger nicht benutzte Festplatte laeuft nicht mehr an.
!: Viele aeltere Festplatten (besonders einige Seagate-Serien)
haben
dieses Problem. Es wird durch ein Festkleben
(Adhaesion) der Koepfe
auf der Plattenoberflaeche verursacht. Durch
die vielen
Parkvorgaenge, bei denen der Kopf auf der
Oberflaeche landet, wird
diese glatt geschliffen. Irgendwann ist die
Haftung so gross, dass
der Motor die Koepfe nicht mehr lossreissen
kann. Baut man die HDD
aus und beschleunigt sie mehrere Male ruckartig
um die Drehachse des
Plattenstapels, laesst sich das Problem oft
(temporaer) loesen.
?: Lagerschaden! Die Festplatte gibt keinen Ton mehr von sich.
!: In vielen Faellen haben ein paar Tropfen Salatoel (besser:
Maschinenoel) auf die Lagerachse Wunder bewirkt.
Lange einsickern
lassen. Wenn man Glueck hat, kann man danach
noch ein letztes Backup
machen.
?: Laeuft Festplatte x mit Modell y zusammen ?
!: Hier kann die ATBUS Liste von Sepp Lindinger vielfach weiterhelfen.
Siehe Bezugsquellen (6.2).
1.10 *Laufwerksbuchstaben*
Die Reihenfolge, in der DOS/Win95 die Laufwerksbuchstaben
vergibt ist
eine Wissenschaft fuer sich. DOS/Win95 koennen nur von einer
primaeren
Partition booten. Diese Partition auf der Bootplatte bekommt
den
Laufwerksbuchstaben 'C:'. Danach bekommen alle primaeren Partitionen
auf
den angeschlossenen Festplatten (bei EIDE+SCSI kommt SCSI zuletzt)
der
Reihe nach einen Laufwerksbuchstaben zugewiesen. Darauf folgen
die
logischen ("erweiterten") Partitionen. Werden nach dieser Festlegung
noch andere Partitionen (z.B. via Treiber) eingebunden, bekommen
sie den
naechsten freien Laufwerksbuchstaben zugewiesen.
Bei CDROM Laufwerken kann man mit dem MSCDEX Parameter
'L:x' dem
jeweiligen Laufwerk einen bestimmten frein Buchstaben zuweisen
(auch
ausser der Reihenfolge). Ist eine Festplatte mit einem Komprimierungs-
programm bearbeitet worden, so bekommt das Hostdrive (also das
reale
Laufwerk) meist den Buchstaben 'H:' zugewiesen, waehrend das
erste
komprimierte Laufwerk 'C:' heisst.
1.11 *504 MB / 2 GB Grenze*
Die 504 MB Grenze bei IDE ist bereits in 1.2 erlaeutert.
Gesondert will
ich hier auf eine weitere Schlampigkeit bei EIDE eingehen: Die
frisch
entdeckte 2 GB Grenze. Bei der Umstellung von IDE zu EIDE waren
die
meisten BIOS Programmierer etwas zu sparsam, als sie die Zylinderzahl
von 1024 auf nur 4096 (statt der 65536 moeglichen, s. 1.2) Zylinder
erhoehten. So war die neue 2 GB Grenze geschaffen, mit der momentan
die
ersten Festplatten und PCs zu kaempfen haben.
Laut Western Digital - die eine Softwareloesung zur Umgehung
der neuen
Grenze anbieten - funktionieren in mehr als 80% der zwischen
1992 (Beginn
von EIDE) und Februar 1996 (dem Auftauchen der ersten 2 GB EIDE
Festplatten) hergestellten BIOSse solche Festplatten nicht.
Entweder
werden sie nur mit 2 GB angesprochen oder gar nicht erkannt.
1.12 *Terminierung bei EIDE*
Man glaubt es kaum, aber der Wahnsinn des unterminierten
EIDE Buses
soll mit dem neuen ATA-3 Standard doch noch ein Ende bekommen:
Die
Einfuehrung einer primitiven seriellen Terminierung fuer EIDE
ist
geplant. Nur so ist es moeglich weiterhin immer schnellere PIO
Modes zu
spezifizieren, ohne dass die zulaessige Kabellaenge unter 1
cm sinkt.
Diese Terminierung ruft jedoch - wer haette das gedacht - neue
Probleme
bei dem Zusammenspiel von Master und Slave hervor.
2. SCSI im Detail
2.1 *SCSI Normen*
Norm
Bitbreite max. Transferrate
-----------------------------------------------------
SCSI 1
8 Bit 3.3 MB/s (asynchron)
SCSI 1
8 Bit 5 MB/s (synchron)
SCSI 2
8 Bit 5 MB/s (synchron)
Fast SCSI 2
8 Bit 10 MB/s (synchron)
Wide SCSI 2
16 Bit 10 MB/s (asynchron)
Fast Wide SCSI 2 16 Bit
20 MB/s (synchron)
Fast 20
8 Bit 20 MB/s (synchron)
Fast Wide 20
16 Bit 40 MB/s (synchron)
Fast 40
8 Bit 40 MB/s (synchron)
Fast Wide 40
16 Bit 80 MB/s (synchron)
Anmerkungen:
- Neben dem 16 bittigen Wide SCSI ist auch 'Wide 32' also
Wide SCSI mit
32 Bit normiert worden. Dieser Standard ist
jedoch ohne praktische
Bedeutung - allein schon wegen der noetigen
extrem teuren Kabel.
- Die 'Fast 20' bzw. 'Fast 40' Norm ist auch unter dem
Arbeitstitel
'Ultra SCSI' oder 'SCSI 3' bekannt und wird
oft auch so beworben.
Fast 40 ist noch nicht endgueltig spezifiziert
und wirft in der
Praxis (110 poliges Kabel!) grosse Probleme
auf.
- Das normale 8 Bit SCSI wird zur besseren Unterscheidung
gern 'Narrow
SCSI' genannt.
Synchrone / Asynchrone Uebertragung: Sind Sender
und Empfaenger im
Gleichtakt, so muss nicht nach jeder Datenuebertragung
zusaetzliche
Synchronisationsinformation uebertragen werden ('ok, hab'
ich, schick
das naechste ...'). Daher ist die synchrone Datenuebertragung
am SCSI
Bus schneller als die asynchrone.
Was ist Differential SCSI ? Vereinfacht gesagt: Bei
Differential SCSI
Devices ist (im Gegensatz zum normalen 'Single Ended SCSI')
jede
Leitung doppelt vorhanden. Bei der Datenuebertragung ist
nun nicht der
Pegel auf einer Leitung das zu uebertragende Datum, sondern
die
Pegeldifferenz zwischen beiden Signalen ist die Information.
Vorteil
hierbei ist die hoehere Stoersicherheit. Dazu ein Beispiel:
Festplatte
---> Hostadapter
sendet logisch 0
empfaengt durch Stoerung logisch 1
Nun weiss ein normaler Hostadapter natuerlich nicht
mehr was richtig
und was falsch ist. Er kann zwar durch Paritypruefung
feststellen, dass
etwas falsch uebertragen wurde, aber das behebt den Fehler
nicht und die
Paritypruefung ist auch nur bei einem Fehler pro Block
zuverlaessig.
Wenn nun eine Stoerung auf eine Differential SCSI
Leitung einwirkt, so
wird das Signal auf beiden Leitungen gleichartig beeinflusst.
Die
Differenz der Signale bleibt also gleich und die Information
ist
unveraendert.
2.2 *Kabellaengen*
Laut SCSI Standard sind folgende Kabellaengen des SCSI
Busses maximal
zulaessig (interne Buslaenge + externe Buslaenge):
SCSI Standard
max. Laenge
-----------------------------------------------------------------
SCSI I
6 Meter
(Fast) SCSI II
3 Meter
Differential SCSI II 25 Meter
Fast 20
3 Meter: bis 4 Devices/1.5 Meter bis 8 Devices
Fast 40
noch nicht spezifiziert
SCSI Kabel sind leider oft recht teuer. Aber nur bei einem
wirklich
hochwertigen Kabel ist es moeglich, die volle spezifizierte
Laenge des
SCSI Busses auszunutzen - speziell bei den neuen Modi Fast 20
und Fast
40. Von Billigware ist also abzuraten. Ein internes Fast 20
Kabel kann
schon mal 80 DM kosten.
2.3 *Terminierung*
Im Gegensatz zu (E)IDE bzw. ATA-2 herrscht bei SCSI
Terminierungs-Pflicht. Das heisst, der SCSI Bus muss an seinen
physikalischen Enden terminiert sein. Das klingt einfach, ruft
in der
Praxis aber viele Verwirrungen und Fehler hervor. Zur korrekten
Terminierung hier drei Beispiele: (!: Terminator, --- : SCSI
Kabel)
!Hostadapter ---- Festplatte ---- CD ROM!
!Festplatte ---- Hostadapter ---- externer Scanner!
!Hostadapter ---- Festplatte!
Eigentlich simpel, oder ? Gut, jetzt noch ein paar Details.
Zur
korrekten Terminierung gehoert noch die Speisung des SCSI Busses
mit
TERMPWR, der Stromversorgung fuer die Terminierung (+5 V). Am
SCSI Bus
darf nur ein Geraet TERMPWR liefern. Sonst kann es zu Fehlfunktionen
und
sogar zu Hardwaredefekten kommen (die auf den meisten SCSI Hostadaptern
zu findende Sicherung soll u.a. Schaeden durch falsche Einstellungen
verhindern). Ueblicherweise uebernimmt der SCSI Hostadapter
die
Bereitstellung von TERMPWR.
Waehrend bei SCSI 1 und SCSI 2 ueblicherweise mit passiver
Terminierung
gearbeitet wird, so ist bei den neuen SCSI Normen Ultra SCSI
3 bzw.
Fast 20 / Fast 40 aktive Terminierung Pflicht. Was hat man sich
unter
diesen beiden Varianten vorzustellen ?
passive Terminierung: Sie besteht aus einem Widerstandsnetzwerk,
das
die Signalleitungen mit 220 Ohm gegen +5 V ('Pull-Up Resistor)
und 330
Ohm gegen Masse ('Pull-Down Resistor') terminiert:
-------------------------
+ 5 V TERMPWR
|
[220 Ohm]
|
-------------------------
Signal
|
[330 Ohm]
|
-------------------------
Masse 0 V
aktive Terminierung: Sie sorgt auf dem Bus fuer sauberere
Signale, ist
aber aufwendiger als die uebliche passive Terminierung. Grob
vereinfacht
gesagt, wird bei der aktiven Terminierung durch Regelung der
'passende'
Widerstand erzeugt und damit optimale Signaluebertragung erreicht.
Terminiert wird das Signal gegen 2.85 V TERMPWR:
------------------------- TERMPWR 2.85 V
|
|
Clamping Diode |
|
|
Signal -----------[110 Ohm]---Spannungsregler
|
|
Clamping Diode |
|
|
------------------------- Masse
Wozu Terminierung? Sie dient dazu Stoerungen auf dem SCSI
Bus zu
vermindern. Nur so sind die relativ grossen Kabellaengen von
SCSI
moeglich. Sind keine Terminatoren vorhanden, so werden die Transienten
(Flanken, Impulse) am Kabelende reflektiert und laufen solange
im Kabel
hin und her, bis sie sich 'totgelaufen' haben, d.h. ausreichend
gedaempft sind. Dabei ueberlagern sie die eigentlichen Nutzsignale.
Dieser Effekt ist in etwa mit einem Geisterbild beim Fernseher
zu
vergleichen. Sind die Reflexionen stark genug, und passen sie
auch vom
Timing her, dann koennen die Nutzsignale so stark veraendert
werden,
dass es Uebertragungsfehler gibt.
In der Praxis erfolgt die Terminierung meist durch Aktivierung
des
eingebauten Terminators via Jumper oder DIP Schalter bzw. durch
aufstecken des Widerstandsnetzwerks. In letzterem Fall ist die
korrekte
Einbaulage zu beachten: Bei den Widerstandsnetzwerke ist Pin
1 meist
durch einen kleinen Punkt markiert. Alles weitere sollte in
der
Dokumentation des SCSI Geraets zu finden sein.
Problematisch wird die Terminierung beim gemischten Betrieb
von Wide
SCSI und 'Narrow' SCSI an einem Bus. Dort muss dann beim Uebergang
von
16 Bit auf 8 Bit mit einem speziellen Terminator (schwer zu
beschaffen)
der Wide-Teil des Busses abgeschlossen werden, waehrend der
andere Teil
erst am Ende des dann 8 bittigen Busses terminiert wird. Beispiel:
(===: Wide SCSI, ---: Narrow SCSI, != jew. Terminator)
!Wide Hostadapter ==== Wide HDD ==== Wide HDD! ---- CDROM!
^Wide Terminator
spez. Terminator^
^ Narrow Term.
2.4 *ID / LUN*
Jedem Geraet (Device) am SCSI Bus muss eine ID zugeordnet
werden. Unter
dieser ID wird das Geraet am SCSI Bus identifiziert. Eine ID
darf nur
einmal pro Bus vergeben werden. Entsprechend den maximalen Devicezahlen
gibt es fuer 8 bit-SCSI 8 IDs und fuer Wide SCSI 16 IDs. Die
hoechste ID
wird in aller Regel vom SCSI Hostadapter selbst belegt. Im Falle
von 8
bit-SCSI bleiben also die IDs 0..7 fuer SCSI Geraete frei. Beim
Booten
des Systems sucht der SCSI Hostadapter beginnend von ID 0 alle
IDs nach
Geraeten ab. Meist wird von der niedrigsten SCSI ID gebootet.
Ansonsten
ist die Vergabe der IDs relativ egal, obwohl sich einige 'Standards'
etabliert haben. Je hoeher die ID ist, desto hoeher ist auch
die
Prioritaet des SCSI Geraets am Bus. Dies hat in der Praxis jedoch
wenig
Bedeutung.
CDROM-Wechsler, RAID Hostadapter (und einige andere Geraete)
arbeiten
mit Sub-IDs, den sogenannten LUNs. Jede CD eines CDROM Wechslers
bekommt
eine eigene LUN und wird unter dieser angesprochen. Da bei SCSI
pro ID
bis zu 8 LUNs erlaubt sind, ist es theoretisch moeglich bis
zu 56
Geraete an den (8 bit-) SCSI Bus anzuschliessen. 'Theoretisch'
deshalb,
da LUNs von den wenigsten Geraeten unterstuetzt werden.
2.5 *Mapping*
'Mapping' bezeichnet die Zuordnung der logischen Sektoren
zu den
physikalichen Sektoren auf der Festplatte. Aus technischen /
PC-Historischen Gruenden kann man eine Festplatte nicht einfach
so wie
sie ist ansprechen. Dieses Mapping ist leider herstellerspezifisch.
Probleme macht insbesondere der Wechsel von einem NCR SCSI Hostadapter
zu
einem Adaptec, da der Adaptec das Mapping des NCR nicht versteht.
Hier
ist dann eine Neuformatierung noetig. Umgekehrt geht der Wechsel
ohne
Probleme.
Das sog. 'Bad-Sector-Remapping' bezeichnet die Faehigkeit
moderner
Festplatten, einzelne als defekt erkannte Sektoren automatisch
durch
versteckte 'Reservesektoren' zu ersetzen. Dieses Remapping fuehrt
dazu,
dass der Anwender normalerweise gar nicht mitbekommt, wann einzelne
Sektoren defekt sind. Ist die Festplatte ernsthaft defekt, reicht
der
Reservebereich irgendwann nicht mehr aus, und es tauchen Bad
Sectors
auf, die nicht mehr umgemappt werden koennen.
2.6 *SCSI Specials*
Hier kurze Erklaerungen zu interessanten Techniken, die SCSI verwendet:
- Busmaster DMA - der PC, genauer die CPU, gibt dem Hostadapter
einen
I/O Auftrag, dieser fuehrt ihn selbstaendig aus,
in dem er Daten
mittels eigener Hardware direkt von/zu einem bestimmten
Bereich des
Hauptspeichers transferiert und teilt dem - inzwischen
vielleicht
anderweitig taetigen - CPU mit, wenn die Aktion
beendet ist. Im
Vergleich zu den bei (E)IDE ueblichen PIO Modes
mit hoher CPU
Belastung also ein fuer die CPU-Last schonendes
Verfahren und
insbesondere bei Multitasking ein grosser Performancegewinn.
- Disconnect / Reconnect - ein Target (Device, Geraet), das vom
Host
Adapter einen Auftrag bekommen hat (z.B. beschaffe
mir die Daten xxx)
koppelt sich vom SCSI Bus ab, so lange es beschaeftigt
ist. Dadruch
wird der SCSI Bus frei und der Hostadapter kann
inzwischen schon ein
anderes Target initialisieren. Wenn ein Target seine
Aufgaben erledigt
hat, meldet es sich wieder am SCSI Bus an.
- Scatter / Gather - mehrere Schreib- oder Lesezugriffe, auch
wenn sie
nicht zusammen haengend sind, werden in einer Operation
ausgefuehrt.
- Command Queuing / Tagged Queuing - mehrere Befehle werden gesammelt
und dann in der guenstigsten Reihenfolge (die nicht
der Reihenfolge
des Befehlseingangs entsprechen muss), abgearbeitet.
Z.B. koennen so
die Sektoren einer Platte in kontinuierlicher Reihenfolge
statt
sprunghaft geanfahren werden.
2.7 *Pinbelegung*
Ein Narrow (8 Bit) SCSI 1/2 Kabel ist intern wie folgt beschaltet:
Pin Signal Pin Signal
Pin Signal Pin Signal Pin Signal
-----------------------------------------------------------------
1 GND
11 GND 21 GND
31 GND 41 GND
2 DB0
12 DB5 22 GND
32 ATN 42 MSG
3 GND
13 GND 23 nc
33 GND 43 GND
4 DB1
14 DB6 24 nc
34 GND 44 SELECT
5 GND
15 GND 25 nc
35 GND 45 GND
6 DB2
16 DB7 26 TERMPWR 36
BUSY 46 C/D
7 GND
17 GND 27 nc
37 GND 47 GND
8 DB3
18 DB8 28 nc
38 ACK 48 REQ
9 GND
19 GND 29 GND
39 GND 49 GND
10 DB4
20 GND 30 GND
40 RESET 50 I/O
3. Massenspeicher-Technik
3.1 Bauformen
Gaengige Festplatten haben eine Breite ('Formfaktor') von
3.5 Zoll und
eine Bauhoehe von 1". Dies war und ist jedoch nicht immer so.
Frueher -
ganz zu Beginn der Festplattentechnik (als Festplatten noch
'Winchesterdrives' hiessen) - gab es Formfaktoren von bis zu
8" (das
sind ueber 20 cm!). Lange Zeit waren 5.25" Festplatten state-of-the-art.
Heute gibt es (ausser im Bereich extrem hoher Kapazitaeten)
ausschliesslich Festplatten mit Formfaktor 3.5" (Desktop PC)
oder
kleiner (z.B. Notebook: 2.5", PCMCIA: 1.8" etc.). Die Bauhoehe
hat sich
ebenfalls verringert. Standard ist HH (1.6") oder flacher. Bei
Notebooks
sind die Hoehen 0.5", 0.66" oder 0.75" ueblich.
3.2 *RAID*
RAID bezeichnet eine Gruppe von Standards zur Erhoehung
der
Datensicherheit in professionell genutzten Massenspeichersystemen.
Der
Standard geht auf eine Veroeffentlichung von Gibson, Katz und
Patterson aus dem Jahre 1987 zurueck. Die Grundidee von RAID
ist es,
durch die (redundante) Verwendung mehrerer Festplatten ein schnelles,
fehlertolerantes Festplatten-Verbundsystem aufzubauen. Dazu
ist in der
Regel ein spezieller SCSI Hostadapter notwendig. Folgende RAID
Levels
sind z.Zt. genormt:
RAID Bezeichnung
Pruefcode min. Daten HDDs + Pruef HDDs
-----------------------------------------------------------------
0 Stripe Set
kein
2
-
1 Disk-Mirroring
kein
1
1
2 Stripe Set
Hamming Code dediz. 2
1
3 Stripe Set
XOR dediziert 2
1
4 Sector Striping
XOR dediziert 2
1
5 Stripe Set
XOR verteilt 2
1
6 Stripe Set
2x XOR verteilt 2
2
Neben den 'offiziellen' RAID Levels 0-5 und dem hier ergaenzend
genannten RAID 6 gibt es eine Vielzahl herstellerspezifischer
Standards
wie z.B. Mylex RAID 6 (Kombination aus RAID 0 und 1) und 7,
Siemens RAID
7 etc. Diese sind jedoch haeufig inkompatibel und nur mit den
Hostadaptern der jeweiligen Hersteller verwendbar.
RAID 0: Auf zwei oder mehr Festplatten wird parallel zugegriffen.
Dadurch laesst sich bei Lese- und Schreibzugriffen die Transferrate
erheblich steigern. Die Zugriffszeit bleibt natuerlich gleich
hoch. RAID
0 ist eigentlich kein echtes RAID, da es nicht redundant arbeitet.
Die
Gefahr eines Datenverlusts wird durch RAID 0 sogar noch erhoeht,
da im
Falle des Defekts einer Festplatte alle Daten verloren gehen.
Fuer RAID
0 benoetigt man nicht zwingend einen RAID Hostadapter. Es kann
auch vom
MR BIOS softwareseitig erzeugt werden. Natuerlich ist letzteres
keine
professionelle Loesung. Nichtsdestotrotz kann auch dieser Weg
den
Druchsatz erheblich ankurbeln.
RAID 1: Ein einfaches Verfahren zur Erhoehung der Datensicherheit:
Alle
Daten werden parallel auf zwei Festplatten geschrieben. Der
Datenbestand
beider Festplatten ist also identisch. Nachteile dieses 'Primitiv-RAID'
sind die 50%-ige Platzverschwendung und die immer noch relativ
grosse
Datenunsicherheit. Im Falle eines Schreibfehlers auf einer Festplatte
laesst sich naemlich bei RAID 1 nicht bestimmen, welche der
beiden HDDs
die richtigen Daten gespeichert hat.
Eine erweiterte Form des Mirrorings ist das Disk-Duplexing.
Hierbei
sind nicht nur zwei Festplatten, sondern auch zwei Hostadapter
vorhanden,
so dass auch bei Ausfall eines Hostadapters weiter gearbeitet
werden
kann. Zur Erhoehung der Datensicherheit wird RAID 1 gern mit
einem
anderen RAID Level kombiniert.
RAID 2: Bei RAID 2 werden die Daten aehnlich wie bei RAID
0 ueber zwei
oder mehr Festplatten verteilt. Zusaetzlich wird eine Festplatte
mit
einer Pruefsumme nach dem Hamming-Code beschrieben. Der Hamming-Code
ist
in der Lage kleinere Fehler im Datenbestand nicht nur zu erkennen,
sondern auch zu beheben. Durch das dedizierte Laufwerk fuer
den
Fehlercode wird RAID 2 recht langsam. Ausserdem ist es durch
die in
allen modernen Festplatten enthaltenen Fehlerpruefcodes obsolet
geworden.
RAID 3: Eine vor allem in der Performance verbesserte Alternative
zu
RAID 2. Es arbeitet wiederum auf Basis eines Stripe Set und
speichert
die redundante Fehlerinformation auch auf einem separaten Laufwerk.
Im
Unterschied zu RAID 2 wird aber eine XOR-Verknuepfung als Redundanzcode
verwendet. Bei Ausfall einer Festplatte ist es moeglich alle
Daten
waehrend des Betriebs aus den Daten der anderen Festplatten
zu
errechnen. Es tritt also kein Datenverlust auf. RAID 3 ist recht
flink,
aber seine Leistung bricht bei kleinen, unzusammenhaengenden
Datenbloecken schnell zusammen. Gut fuer grosse Datentransfers.
RAID 4: Das sogenannte Sector Striping verteilt die Daten
in groesseren
Bloecken als RAID 3 auf die verschiedenen Festplatten. Ansonsten
wird
ebenfalls ein Laufwerk mit XOR Pruefsumme verwendet. Der Vorteil
des
Stripings geht durch den Flaschenhals der dedizierten Festplatte
fuer
den Fehlercode verloren. Nur bei Lesezugriffen kann das Striping
seine
Vorteile ausspielen.
RAID 5: Diese RAID Level stellt praktisch eine Kombination
aus RAID 0,
3 und 4 dar. Auch hier werden die Daten ueber drei oder mehr
Festplatten
verteilt und eine XOR Pruefsumme wird erzeugt. Allerdings wird
die
Pruefsumme nicht wie bei den anderen RAID Levels auf einer dedizierten
Festplatte untergebracht, sondern ist ueber alle Laufwerke verteilt
('Striped Parity'). Dadurch entsteht kein Flaschenhals. RAID
5 bietet
hohe Datensicherheit und ist durch seine gute Performance heute
sehr
beliebt. Da das Berechnen XOR Pruefsumme und die Verteilung
der
Informationen auf die einzelnen HDDs recht aufwendig ist, wird
auf RAID
5 Hostadaptern meist ein eigener 'RAID 5 Chip' eingesetzt.
RAID 6: (nicht offiziell standardisiert) Praktisch ein
erweitertes RAID
5. Hier werden zwei zusaetzliche HDDs zur Fehlersicherung eingesetzt.
Die Daten werden jedoch ebenfalls ueber alle HDDs verteilt.
Hoechste
Redundanz.
Die das Patitybit berechnet sich bei RAID wie folgt:
HDD 1 XOR HDD 2 XOR HDD 3 ( ... ) = Parity Bit
Neben der Erhoehung der Ausfallsicherheit bietet RAID einige
Techniken,
um im Fehlerfall moeglichst schnell wieder eine redundante Datenhaltung
aufbauen zu koennen:
- Hot Swapping: Waehrend des laufenden Serverbetriebs kann eine
defekte
Festplatte durch eine neue ausgetauscht werden.
Das betroffene
Laufwerk wird dazu vom Hostadapter automatisch abgeschaltet
und die
neue Festplatte wird automatisch eingerichtet und
in das RAID System
eingebunden. Der Serverbetrieb kann waehrenddessen
weitergehen.
- Hot Standby: Eine zusaetzliche Festplatte wartet in ausgeschaltetem
Zustand auf einen eventuellen Defekt einer der Platten
des Arrays.
Tritt dieser ein, so wird die bisher ungenutzte
Festplatte automatisch
hochgefahren und die defekte Platte wird deaktiviert.
So wird ohne
Benutzereingriff trotz Defekts immer hoechste Redundaz
bewahrt.
3.3 *Zugriffszeit*
Die Zugriffszeit einer Festplatte ist die Zeit, die die
Festplatte
durchschnittlich beginnend vom Empfang des Befehls bis zum Lesen
des
ersten Bits benoetigt. Sie setzt sich folgendermassen zusammen:
Zeit fuer Befehlsdecodierung (das 'verstehen'
des Befehls)
+ Zeit fuer Kopfpositionierung
+ Head settle Time (Zeit bis der Kopf ruhig ueber der
Spur steht)
+ Latenzzeit (Zeit bis gewuenschter Sektor vorbeizieht)
------------------------------------------------------------------
= Zugriffszeit
Da die mittlere Zugriffszeit das wohl meist beachtete
Leistungskriterium fuer Festplatten ist, haben sich die Hersteller
eigene Definitionen der Zugriffszeit einfallen lassen, die -
natuerlich
- zu geringeren Werten fuehren, als die oben erklaerte offizielle
Definition. So wird statt der 'Full-stroke' Zugriffszeit (Zugriffszeit
gemittelt fuer zufaellige Zugriffe ueber die gesamte Platte)
gern die
Zeit fuer '1/3 stroke' angegeben (Zugriffszeit fuer zufaellige
Sektoren
innerhalb des ersten Plattendrittels). Andere lassen die Angabe
der
Zugriffszeit sogar ganz weg und geben statt dessen die noch
weniger
aussagefaehige Latenzzeit an (letztere ist naemlich nur von
der Drehzahl
der Festplatte abhaengig).
Heute gaengige EIDE und SCSI Festplatten fuer den Consumer
Markt weisen
Zugriffszeiten von ca. 11-15 ms auf. Etwas aeltere Festplatten
liegen
meist bei 15-20 ms, alte MFM Platten kommen auf 40 ms und mehr.
Hochleistungsfestplatten schaffen deutlich unter 10 ms.
Man sollte sich bei der Kaufentscheidung nicht auf eine
moeglichst
geringe Zugriffszeit festlegen - andere Kriterien sind viel
wichtiger.
Die Zugriffszeit ist (solange sie im Rahmen bleibt) eher unwichtig.
Ein
paar ms mehr oder weniger sind nur bei Datenbankzugriffen zu
bemerken.
3.4 *Drehzahl*
Neben der mittleren Zugriffszeit (deren Bedeutung oft ueberschaetzt
wird), spielen Cachegroesse (siehe 3.5) und Drehzahl der Festplatte
eine
wichtige Rolle bei der Beurteilung der Leistungsfaehigkeit.
Je schneller eine Festplatte sich dreht, desto geringer
wird die
Latenzzeit, also die Zeit, bis nach korrekter Positionierung
das
gesuchte Datum unter dem Schreib-/Lesekopf herfliegt. Wenn der
Festplattencontroller schnell genug ist, dann setigt mit der
Drehzahl
natuerlich auch die Datenuebertragungsrate. Gaengige Drehzahlen
sind:
Drehzahl Anwendung
Anmerkung
---------------------------------------------------------------------
3600 rpm Billig-(E)IDE HDDs
nicht mehr zeitgemaess
4500 rpm Standard bei EIDE
zunehmend von 5400 rpm verdraengt
5400 rpm bessere EIDE/SCSI HDDs merklich
lauter als 4500 rpm
7200 rpm Hochleistungs-HDDs
meist laut, unangenehmes Pfeifen
Festplatten mit 7200 Umdrehungen in der Minute geben nicht
nur haeufig
ein unangenehm empfundenes sirren von sich, sondern entwickeln
zumeist
auch recht viel Waerme. Bei einigen Modellen ist in nicht klimatisierten
Raeumen oder bei engen Rechnergehaeusen ein zusaetzlicher Luefter
anzuraten. Die Hersteller deratiger HDDs weisen ausdruecklich
darauf
hin, dass mit steigender Betriebstemperatur die MTBF leidet.
Mehr als 50
Grad sollte eine Festplatte auf keinen Fall laengere Zeit ertragen
muessen.
Die Drehzahl einer (E)IDE Festplatte laesst sich recht
zuverlaessig mit
dem Programm 'CTATBUS' aus der c't Mailbox bestimmen. Dieses
Programm gibt
auch viele weitere wertvolle Informationen ueber (E)IDE Festplatten.
3.5 *Cache, Softwarecache, Cachecontroller*
Der auf jeder modernen Festplatte eingebaute Cache dient
dazu, Lese-
(und zum Teil auch Schreib-) zugriffe zu beschleunigen. Mit
verschiedenen Techniken (Read Ahead, Write Back, ...) wird versucht,
haeufig benoetigte Daten nicht immer neu von der Festplatte
lesen zu
muessen bzw. Schreibzugriffe zu puffern. Aus Kostengruenden
ist der
Cache im Verhaeltnis zur Festplattengroesse meist winzig (s.
Tabelle).
Trotzdem kann er die Arbeitsgeschwindigkeit deutlich steigern.
Einige
Hersteller geben statt der wirklichen Cachegroesse den gesamten
'Arbeitsspeicher' der Festplatte an. Im Falle der Quantum Fireball
werden von 128 kB 'Cache' ca. 45 kB fuer die BIOS Routinen abgezweigt,
so dass effektiv nur 83 kB Cache zur Verfuegung stehen. Hier
ein
paar Beispiele fuer die (netto) Cachegroessen einiger aktueller
Festplatten:
Festplatte
Kapazitaet Cachegroesse
-------------------------------------------
Conner CFA 850A 850
MB 256 kB
Conner CFP 2107S 2107 MB
512 kB
Conner CFS 850A 850
MB 64 kB
IBM DFHS 31080 1080
MB 512 kB
NEC 3745
1080 MB 256 kB
NEC 3845
1680 MB 256 kB
Quantum Atlas
2048 MB 512 kB
Quantum Atlas
4096 MB 1024 kB
Quantum Fireball 1080 MB
83 kB
Quantum Fireball 1280 MB
83 kB
Seagate ST15150N 4294 MB
1024 kB
WD AC 31000
1033 MB 128 kB
WD AC 33100
3100 MB 256 kB
Zusaetzlich zu diesem kleinen, von der Festplattenelektronik
verwalteten Cache ist es Standard geworden, einen Softwarecache
hinzuzuschalten. Unter DOS/Windows 3.x ist dies meist Smartdrive.
Windows 95, Windows NT, OS/2 verwenden einen betriebssystemeigenen
Cache. Als Shareware Cache fuer DOS ist z.B. 'Hyperdisk' beliebt.
Ein
Softwarecache kann bei richtigem Einsatz noch einmal einen grossen
Geschwindigkeitszuwachs bringen. Ich empfehle, auf den meist
optionalen
Schreibcache zu verzichten, da sonst im Falle eines Absturzes
/
Stromausfalls etc. Datenverlust droht. Auch ein Schreibcache
auf der
Festplatte birgt diese Gefahr. Ein reiner Lesecache, so wie
ihn
Smartdrive standardmaessig installiert, ist jedoch ungefaehrlich.
Die
richtige Cachegroesse ist abhaengig vom verfuegbaren Arbeitsspeicher
(RAM), vom Betriebssystem (BS) und natuerlich der Anwendung.
Nachfolgend
einige Empfehlungen (Faustregeln):
BS
RAM
Cache
---------------------------------------
DOS
2 MB
128 kB
DOS
4 MB
512 kB
DOS
8 MB
1024 kB
DOS
16 MB und mehr 2048 kB
DOS+Win 3.x 4 MB
256 kB
DOS+Win 3.x 8 MB
512 kB
DOS+Win 3.x 16 MB und mehr
1536 kB
Windows 95 verwaltet seinen Cache selbst. Hier sind nur
begrenzte
Tuningmoeglichkeiten gegeben. Man kann jedoch unter Einstellungen/
Systemsteuerung/System/Leistungsmerkmale/Dateisystem/Festplatte
die
'Standardnutzung des Computers' festlegen. Die dabei moeglichen
Einstellungen 'PC', 'Docking System' und 'Netzwerk-Server' beeinflussen
die Cachegroesse. Auch der Read Ahead Cache kann in diesem Dialogfeld
optimiert werden. Meist sind jedoch die Standardeinstellungen
schon
optimal.
Fuer Poweruser und fuer Netzwerkserver ist ein Softwarecache
nicht
ausreichend. Hier werden gern Cachecontroller verwendet, bei
denen ein
separater Prozessor auf einer Steckkarte (meist PCI) den Cache
verwaltet. Der Cache wird auch auf diesem Controller installiert,
ist
also unabhaengig vom Arbeitsspeicher. Neben der Entlastung des
Hauptprozessors von der Cacheverwaltung bieten Cachecontroller
meist
auch eine bessere Cacheverwaltung. Im Profibereich sind CacheHostadapter
fuer den SCSI Bus meist mit RAID Funktionalitaet gekoppelt (siehe
3.2).
Die Preise bewegen sich in Regionen von 1000 bis ueber 5000
DM. Fuer
(E)IDE gibt es preiswerte Cachecontroller fuer weniger anspruchsvolle
Zwecke und in aller Regel ohne RAID schon ab 150 DM. Vor der
Anschaffung
sollte man sorgfaeltig pruefen, ob der Controller in einem Stand-Alone
PC sich wirklich im Vergleich zu Softwarecaches rentiert.
3.6 *MR-Loepfe, PRML*
Die MR (MR = magnetoresistiv) Technologie wurde von IBM
bereits 1983
erfunden und patentiert. Doch erst sieben Jahre spaeter wurden
die
ersten MR Koepfe in der Praxis eingesetzt. Seit 1993 setzt IBM
nur noch
MR Koefe ein und auch bei den anderen Herstellern ist ein Trend
hin zu
MR zu erkennen. Was macht nun einen MR Kopf aus ?
Ein MR Schreib-/Lesekopf kombiniert eigentlich zwei separate
Einheiten:
Waehrend beim konventionellen Duennfilmkopf mit einer Magnetspule
geschrieben (durch anglegen eines Stroms) und gelesen wird (durch
Induktion), wird im MR Kopf die Magnetspule nur noch zum Schreiben
benutzt. Gelesen wird mit Hilfe eines speziellen Elements, das
im
Magnetfeld seinen Ohmschen Widerstand aendert. Dieses Verfahren
ist
wesentlich empfindlicher als die Duennfilmtechnik. So lassen
sich
wesentlich hoehere Datendichten erzielen, da jede Komponente
auf ihren
jeweiligen Einsatz hin viel besser optimiert werden kann.
PRML ist ein grosser Schritt nach vorn bei den Bemuehungen
der
Hersteller, die Datendichte auf Festplatten weiter zu steigern.
Die
Verbindung mit der MR-Kopftechnik laesst schon bald Kapazitaeten
von 1
GB und mehr pro Plattenoberflaeche erwarten.
Im herkoemmlichen Verfahren - genannt Peak Detection (PD)
- wird ein
Signalwechsel (von logisch 0 nach logisch 1 oder umgekehrt)
mittels
einer Schwellwertschaltung ermittelt. Das bedeutet, dass ein
Signalwechsel - und damit ein Bitwechsel - immer dann erkannt
wird, wenn
das gelesene Signal einen bestimmten Schwellwert uebersteigt.
Die Anzahl
der aufeinanderfolgenden gleichen Signale (hier erfolgt ja kein
Signalwechsel) wird aus der verstrichenen Zeit bis zum naechsten
Signalwechsel bestimmt.
Dieses Verfahren fuehrt mit steigenden Datendichten (BPI)
zu immer
schlechter zu unterscheidenden Signalflanken, da die einzelnen
Signalspitzen zunehmend dichter aufeinanderfolgen.
Die von IBM im Jahre 1990 entwickelte und von Fujitsu 1993
erstmals in
der Praxis verwirklichte PRML Technik geht andere Wege. Die
uebliche
PRML Technik (EPRML ist hier nicht beruecksichtigt) besitzt
eine
wesentlich aufwendigere Auswerteelektronik, als sie bei Peak
Detection
erforderlich ist.
Bei PRML wird mit einer sog. 'Viterbi Erkennung' gearbeitet.
Diese
filtert die gelesenen Signale und bereitet sie fuer die endgueltige
Decodierung auf. Bei letzterer wird das gelesene Signalmuster
mit der
Datentaktrate, mit der die Festplatte beschrieben wurde, synchronisiert.
Dadurch ist eine eindeutige Zuordnung der Signalflanken zu den
gelesenen
Bits moeglich.
Die PRML Technik ist mittlerweile so weit fortgeschritten,
dass
die Festplattenproduzenten meist komplette PRML-ASICs (als
1-Chip-Loesung) einsetzen. Der Kapazitaetsgewinn, der durch
PRML erzielt
werden kann betraegt bis zu 50%.
3.7 *PIO Modes*
Bedingt durch immer schnellere Festplatten wurden mit der
Zeit
verschiedene Uebertragungsmodi fuer (E)IDE Festplatten normiert.
Die
nachfolgende Tabelle gibt eine Uebersicht darueber:
Modus
Zykluszeit Transfer Anmerkung
[ns] [MByte/s]
--------------------------------------------------------------------
PIO-Mode 0 600
3.33 Standard IDE
1 383
5.22 selten
2 240
8.33 selten
3 180
11.11 Standard bei EIDE
4 120
16.66 EIDE
5 100
20 angekuendigt
Einzelwort DMA 0 960
2.08 ungebraeuchlich
1 480
4.16 ungebraeuchlich
2 240
8.33 ungebraeuchlich
Mulitwort DMA 0 480
4.16
1 150 13.33
2 120 16.66
aktueller Stand bei EIDE
--------------------------------------------------------------------
Speziell mit den neueren PIO Modes 3 und 4 lassen also
enorme
Transferraten zu. Die angegebenen Transferraten sind jedoch
nur von
theoretischer Bedeutung, da selbst sehr schnelle EIDE Festplatten
heute nicht auf mehr als ca. 6 MB/s Peak-Performance kommen.
Da (E)IDE
ein unterminierter Bus ist (vgl. SCSI 2.3), bergen Zykluszeiten
von
150 ns und weniger erhebliche Risiken in sich. Aus diesem Grund
ist z.B.
fuer den immer beliebter werdenden PIO Mode 4 die maximal zulaessige
Kabellaenge 30 cm (!) - sonst gilt bei IDE allgemein 18" (46
cm)
Kabellaenge. Sind die beiden EIDE Kanaele auf dem Controller
bzw.
Mainboard nicht entkoppelt - und das ist meist der Fall - ,
so gilt
diese Laenge sogar fuer beide Kanaele zusammen!
Durch Benchmarks laesst sich leicht feststellen, dass es
unerheblich
ist, ob eine moderne Festplatte mit PIO Mode 2, 3 oder 4 betrieben
wird.
Die Datentransferrate ist annaehrend gleich. Die PIO Modes >2
sind
dennoch nicht unnuetz: Sie bieten fuer die Werbung ein hervorragendes
Mittel, den Kunden Datentransferraten von 10 MB/s und mehr vorzugaukeln
- Werte, die EIDE Festplatten nie erreichen. Moechte man auch
solche
Werte 'erzielen', sollte man Benchmarks wie Coretest einsetzen
- oder
eine SCSI Array kaufen.
Sind an einem (E)IDE Kanal zwei Geraete angeschlossen,
so muessen sie
sich auf den groessten gemeinsamen PIO Mode einigen. Da EIDE
CDROMs oft
nur PIO Mode 0 unterstuetzen, kann dies eine erhebliche Bremse
fuer
moderne EIDE Festplatten darstellen. Aus diesem Grund sollte
man CDROMs
generell am zweiten (meist sowieso langsameren) Kanal anschliessen
und
sie nach Moeglichkeit nicht mit einer Festplatte am selben Kanal
bereiten.
Der Intel Tri*on Chipsatz beschraenkt die o.a. theoretischen
Transferraten zusaetzlich, da das Timing des PIIX (das ist der
Teil des
Triton Chipsatzes, der fuer EIDE zustaendig ist) abhaengig vom
PCI
Bustakt ist. Ausserdem werden mindestens 5 PCI Takte fuer einen
Datentransfer benoetigt. Daraus ergeben sich folgende maximale
Tri*on
Transferraten:
PCI Bustakt max. Transferrate
----------------------------------
25 MHz 10 MB/s
30 MHz 12 MB/s
33 MHz 13.3 MB/s
3.8 *Echte und unechte Megabytes*
Ein Megabyte (MB) wird im Computerbereich allgemein als
2^20 Bytes
aufgefasst. Da dies jedoch nicht offiziell genormt ist, haben
sich die
Festplattenhersteller durchweg eine eigene Defitition gebastelt:
Sie
rechnen mit 1 MB = 10^6 Bytes. Das ergibt einen Unterschied
von:
2^20 Bytes = 1048576 Bytes
-10^6 Bytes = 1000000 Bytes
---------------------------
48576 Bytes = ca. 47 kB Differenz/MB
Eine '1 GB' Festplatte (Herstellerangabe) hat also nur
954 'echte' MB.
Diese fuer den Kunden unguenstige Rechenweise findet sich bei
fast allen
Massenspeichern.
Ganz arg wird es, wenn man eine Festplatte aufgrund der
Angabe der
unformatierten Kapazitaet gekauft hat. In diesem Fall geht nochmals
ein
grosser Happen fuer die DOS Formatierung verloren.
3.9 *ZBR*
ZBR ist seit langem bei Festplatten verbreitet. Diese Technik
ermoeglicht eine unterschiedliche Anzahl von Sektoren pro Festplatten-
spur (SPT). Auf den auesseren (= laengeren) Spuren koennen so
mehr Daten
gepeichert werden, als auf den inneren (=kuerzeren) Spuren.
Dadurch
koennen Kapazitaet und Geschwindigkeit der Festplatte wesentlich
erhoeht
werden. Dieses ZBR geschieht voellig Festplatten-intern, d.h.
das PC
BIOS bzw. der Controller bekommt davon nichts mit. Deshalb auch
die
Unterscheidung von logischem Mapping (CHS Werte des BIOS/Controllers)
und dem physikalischen Mapping (wirkliche CHS Werte der Festplatte).
Von den aeusseren Spuren einer Festplatte lassen sich durch
ZBR
also mehr Daten pro Umdrehung lesen, als von den inneren Spuren.
Die
Geschwindigkeit ist 'aussen' hoeher. Bei besonders anspruchsvollen
Anwendungen (z.B. CDROMs brennen) und fuer Partitionen, auf
denen
Swapdateien angelegt werden, ist es sinnvoll, diese moeglichst
weit 'aussen' auf der Festplatte - also in der schnellen Medienzone
unterzubringen. Da Festplatten von aussen nach innen beschrieben
werden,
muessen die schnellen Partitionen als erste angelegt werden.
3.10 *Kalibrierung*
Durch Temperaturschwankungen waehrend des Betreibs (Warmlaufen,
Umgebungswaerme) koennen sich die 'Datenscheiben' von Festplatten
um
einen winzigen Betrag ausdehnen bzw. zusammenziehen. Bedingt
durch die
geringen Spurabstaende und Toleranzen, kann dies dazu fuehren,
dass der
Schreib-/Lesekopf der Festplatte die gesuchte Datenspur nicht
mehr
findet, bzw. an ihrem Rand liest und somit u.U. schlechte Signale
bekommt.
Um dies zu verhindern besitzen Festplatten sei langem
die Faehigkeit
der 'thermischen Rekalibration'. Dabei wird der Schreib-/Lesekopf
an eine
definierte Position gefahren und dort anhand der gelesenen Signale
seine
relative Position zur Plattenoberflaeche bestimmt. Anschliessend
faehrt
der Kopf wieder an seine urspruengliche Position zurueck und
kann seine
Arbeit fortsetzen. Die Verzoegerung durch eine Rekalibration
betraegt
ueblicherweise zwischen 0.5 und 2 Sekunden. Speziell beim Warmlaufen
einer kalten Festplatte und bei aelteren Modellen ist das typische
Kalibrierungsgeraeusch oefter zu hoeren.
Normale Anwendungen beeinflusst die Rekalibration nicht
negativ. Bei
Applikationen, wo ein kontinuierlicher Datenfluss garantiert
sein muss,
kann dies jedoch zu schweren Problemen fuehren. So koennen durch
Rekalibration bei Videoaufzeichnungen Einzelbilder fehlen oder
bei CDROM
Brennern kann durch den fehlenden Datennachschub das gerade
beschriebene
Medium unbrauchbar werden.
Abhilfe koennen hier nur grosse Caches oder (besser) spezielle
AV
(Audio/Video-) Festplatten schaffen, die keine thermische Rekalibration
benoetigen. Das Feature 'no thermal calibration needed' findet
sich
mittlerweile bei den vielen Hochleistungsfestplatten mit SCSI
Bus.
3.11 *Interleave*
Der richtige Interleave-Faktor (auch: Sektorversatz) war
frueher ein
wichtiges Thema. Heute wird von keiner Festplatte mehr Interleaving
benoetigt, so dass man nur noch bei wirklich alten Festplatten
mit dem
Thema Interleave konfrontiert wird.
Waehrend heute eine Festplatte gar nicht schnell genug
sein kann, war es
zu XT-Zeiten an der Tagesordnung, dass der Controller oder der
PC
zu langsam waren, um die von der Festplatte gelesenen Daten
schnell
genug entgegenzunehmen und zu verarbeiten. Damit es nicht zu
einem
'Datenstau' kam, benutzte man das Interleaving.
Bei einem Interleave-Faktor von zwei oder mehr (Faktor
eins entspricht
keinem Interleave) werden die Sektoren nicht hintereinander
aufgereiht,
sondern um einen oder mehrere Sektoren versetzt. Die Groesse
des
Versatzes gibt den Interleave-Faktor an. Ein Interleave-Faktor
von zwei
bedeutet, dass erst der zweite Sektor nach dem gerade gelesenen
die
naechste Sektornummer aufweist.
Natuerlich ist dieses Verfahren nicht besonders schnell,
aber es ist
immer noch besser, als wenn durch eine zu langsame Auswerteelektronik
jedesmal eine komplette Plattendrehung abgewartet werden muss,
bis der
nachfolgende Sektor gelesen werden kann.
3.12 *CHS*
Eine Festplatte ist in Zylinder, Koepfe und Sektoren (CHS),
sowie
Spuren (Tracks) aufgeteilt. Sektoren sind analog zu Tortenstuecken
als
Kreisausschnitte aufzufassen. Spuren sind die von aussen nach
innen
angeordneten konzentrische Kreisbahnen, auf denen die Daten
gespeichert
sind. Eine Festplatte besteht nicht aus nur einem Schreib-/Lesekopf,
sondern aus mehreren (je einer fuer Plattenober- und unterseite,
multipliziert mit der Anzahl der uebereinander angeordneten
Platten).
Alle uebereinander befindlichen Spuren werden als Zylinder bezeichnet.
Die Kapazitaet einer Festplatte laesst sich mit dem Wissen,
dass jeder
Sektor logisch (physikalisch schwankt die Groesse durch ZBR,
s. 3.9) 512
Byte speichert leicht berechnen:
Zylinder * Koepfe * Sektoren * 512 = Kapazitaet in Bytes
3.13 *S.M.A.R.T*
SMART ist eine von den Festplattenherstellern gemeinsam
entwickelte
Technik zur selbststaendigen Erkennung von Festplattenfehlern.
Der
Anstoss zur Entwicklung dieser Technik kam vom Computerhersteller
Compaq. Die Grundidee ist, dass sich die meisten Festplattendefekte
anhand von veraenderten Betriebsparametern vorhersehen lassen.
So werden
von SMART z.B. Zugriffsfehler oder schwankende Drehzahl gemessen
und bei
begruendetem Verdacht dem Computer gemeldet. Doch einzig Compaq
hat auch
eine Auswertung der mittlerweile verbreiteten SMART Technik
in seinen
Servern realisiert. Ansonsten verkuemmert SMART in heutigen
Festplatten
ohne Funktion. Eine Weiterentwicklung - die allerdings ebensowenig
genutzt wird wie SMART - ist PFA von IBM, das zusaetzlich z.B.
die
korrekte Hoehe des Schreib-/Lesekopfes ueberwacht.
4. Dateisysteme
4.1 FAT
FAT als Dateisystem wurde mit dem Betriebssystem MSDOS
eingefuehrt und
ist seit DOS Version 3.30 weitgehend unveraendert geblieben.
Es teilt
Festplatten in Partitionen (= logische Laufwerke; werden unter
eigenem
Laufwerksbuchstaben angesprochen) und Cluster (MSDOS-Deutsch:
'Zuordnungseinheit') auf. Bei DOS 2.0 wurde mit einer 12 Bit
FAT
gearbeitet, d.h. es waren maximal 2^12 = 4096 Cluster moeglich.
Bei
einer Clustergroesse von 4 kB macht das eine maximale Partitionsgroesse
von 16 MB. Natuerlich wurde dies nach kurzer Zeit zu klein und
Microsoft
fuehrte mit DOS 3.3 die 16 Bit FAT ein. Sie kann maximal 65536
(2^16)
Cluster verwalten.
Da die Zahl der Cluster also begrenzt ist, muss man bei
steigender
Partitionsgroesse die Cluster ebenfalls vergroessern. Die folgende
Tabelle gibt eine Uebersicht darueber:
FAT Partitionsgroesse
Cluster DOS Version
-------------------------------------------------
12 Bit
0-15 MB 4 kB 2.0
- 3.30
16 Bit
0-32 MB 512 Byte 3.30 - 4.0
"
16-127 MB 2 kB 4.0
- 6.22
"
128-255 MB 4 kB
"
"
256-511 MB 8 kB
"
"
512-1023 MB 16 kB
"
"
1024-2047 MB 32 kB
"
MSDOS und alle seine Derivate, die alle auf FAT basieren,
koennen pro
Cluster nur eine Datei verwalten. Fuellt diese Datei den Cluster
nicht
vollstaendig aus, bleibt der restliche Platz ungenutzt und kann
auch
nicht von anderen Dateien belegt werden. Eine Datei, die nur
aus einem
einzigen Zeichen besteht verbraucht physikalisch gesehen auch
nur 1 Byte
Speicherplatz auf der Festplatte. Aufgrund des DOS Dateisystems
belegt
sie aber z.B. bei einer 400 MB grossen Partition effektiv 8
kB. Die
eigentlich freien 8191 Bytes gehen fuer die Speicherung von
Daten
verloren.
Dieses Verfahren fuehrt zu dem Effekt, dass 300 MB, die
von einer 400
MB grossen Partition auf eine 1 GB grosse Partition umkopiert
werden,
ploetzlich nicht mehr 300, sondern z.B. 380 MB beanspruchen.
Durch die
gestiegene Clustergroesse hat auch der Verschnitt zugenommen.
Dies macht
sich naturgemaess besonders bei vielen kleinen Dateien bemerkbar
(bestes
Beispiel: Iconsammlung). Die aktuelle Clustergroesse kann man
mit dem
DOS Befehl CHKDSK anzeigen.
Die schon oben erwaehnten Partitionen koennen eine Festplatte
in
logische Laufwerke aufteilen. Auch bei den heutigen Festplattengroessen
um 1 GB (= 1024 MB) wird aus Bequemlichkeit oder Unwissenheit
oft der
gesamte Speicherplatz einer Partition zugewiesen. Diese Partition
('Primaere Partition') wird dann von DOS i.d.R. als Laufwerk
'C'
angesprochen. Bis DOS 3.30 war es nicht moeglich mehrere Partitionen
anzulegen. Man konnte maximal mit einer bis zu einer 32 MB 'grossen'
Partition arbeiten. DOS 3.30 fuehrte dann die beschriebene
Partitionierungstechnik ein. Die maximale Partitionsgroesse
blieb jedoch
bis DOS 4.0 bei 32 MB. Erst dann wurde die Partitionsgroesse
auf maximal
2 GB (= 2048 MB) angehoben. Diese Grenze besteht auch heute
noch.
Ist man zu dem Schluss gekommen, dass man seine Partitionsgroesse
herabsetzen und damit den Verschnitt verringern will, ist es
leider
notwendig, die gesamte betroffene Festplatte neu zu formatieren.
Softwareloesungen wie die Shareware 'FIPS' erlauben zwar ein
nachtraegliches Aendern der Partitionsgroesse ohne Datenverlust
(zumindest dann, wenn kein Absturz dazwischen kommt), belassen
aber die
Clustergroesse gleich. Man gewinnt dementsprechend auch keinen
Speicherplatz. Man kommt also um ein Backup und ein anschliessendes
Neupartitionieren via FDISK nicht herum. Dabei gehen wie gesagt
alle
Daten verloren.
4.2 VFAT
VFAT ist eine Erweiterung von FAT, die in Windows fuer
Workgroups 3.11
und in Windows 95 zu finden ist. Neben dem '32 Bit Dateizugriff',
der
eine kleine Beschleunigung bei Datentraegerzugriffen bringt,
unterstuetzt VFAT lange Dateinamen mit bis zu 255 Zeichen (FAT:
8
Zeichen + 3 Extension). Die langen Dateinamen lassen sich jedoch
nur mit
Windows 95 einsetzen. Geplant ist eine weitere Aenderung des
Dateisystems hin zur 32 Bit FAT, um die laestige 2 GB Grenze
pro
Partition aufzuheben.
4.3 HPFS
HPFS ist das Dateisystem, das OS/2 standardmaessig verwendet.
OS/2 kann
jedoch auch mit FAT arbeiten. HPFS entstand in der Zeit, als
Microsoft
und IBM noch gemeinsam an OS/2 arbeiteten. Spaeter begann MS
dann das
eigene NTFS zu entwickeln (s. 4.4). Die Notwendigkeit ein neues
Dateisystem zu entwickeln war schon damals - 1989 - unbestritten.
Das
urspruenglich fuer Disketten entwickelte FAT entsprach in keinster
Weise
den Anforderungen an eine modernes Dateisystems (s. Andrew Tanenbaum,
Modern Operating Systems, 1992). Mit OS/2 1.2 brachte IBM 1989
das
HPFS-Dateisystem auf den Markt, welches die Nachfolge von FAT
uebernehmen sollte.
HPFS benoetigt eine eigene Partition (oder log. Lw). Innerhalb
dieser
Partition werden die Sektoren mit Null beginnend durchnummeriert
und erhalten eine LSN (Logical sector number). Erst bei einem
wirklichen
Zugriff auf den Datentraeger wird die physikalische Sektornummer
ermittelt. Bei (E)IDE-Platten geschieht dies nach dem CHS Verfahren
(siehe dort), bei SCSI wird die relative Adressierung zum Anfang
der
Platte verwendet. In den Sektoren 0-15 befindet sich der Bootbereich,
Sektor 0 gibt Struktur und Groesse der Partition wieder. In
Sektor 16,
dem sog. 'Superblock' finden sich Zeiger auf das Hauptverzeichnis,
auf
die Liste der Freisektormaps und auf das Verzeichnisband. Ausserdem
speichert CHKDSK hier ab, wann es das letzte Mal die Platte
ueberprueft
hat. Im Sektor 17 befindet sich der 'Spareblock'. Er enthaelt
zum Beispiel
das 'Dirty Flag'. Dieses setzt OS/2 beim ersten Zugriff nach
dem booten
und loescht es erst beim Systemabschluss. Auf diese Weise weiss
der
HPFS-Treiber, ob das System ordnungsgemaess beendet (heruntergefahren)
wurde, oder der Rechner (z.B. durch ein Programm oder einen
Stromausfall)
abgestuerzt ist. Beim naechsten Start ruft OS/2 dann automatisch
CHKDSK
auf, um nach Fehlern zu suchen. Ab Sektor 18 gilt nur noch eine
Vorgabe:
Die Platte muss in acht Megabyte grosse 'Datenbaender'
eingeteilt sein.
Das erste Datenband beginnt mit Sektor 0 und endet mit Sektor
16383. Ab
Sektor 16384 beginnt das zweite Datenband. Es endet mit Sektor
32767. So
geht es immer weiter, bis alle Sektoren der Partition erfasst
sind. Das
letzte Band muss nicht unbedingt genau acht Megabyte gross sein,
sondern
kann bis zu acht Megabyte gross sein. Die Verzeichniseintraege
werden
mit balancierten Binaer-Baeumen (B-Baeumen) verwaltet. Mit dieser
sortierten, hierarchischen Struktur ist es z.B. moeglich, einen
Eintrag
aus einer Liste von 2000 Dateien mit nur 11 (2^11 = 2048) Zugriffen
zu
lokalisieren.
Die Partitionsgroesse ist auf 8 GB beschraenkt. Maximale
Laenge von Dateinamen: 255 Zeichen. Die Clustergroesse ist frei
und
laesst sich beim Formatieren einstellen.
Das spaeter entwickelte HPFS386 bietet im Gegensatz zu
HPFS
Dateischutzmechanismen fuer Mulitusersysteme. Desweiteren ist
HPFS386 im
Ring 0 des Systems eingenistet, wodurch sich die Moeglichkeit
bietet,
Daten direkt, d.h. ohne Zutun des Betriebssystems, z.B. auf
einen
Netzwerkapater zu schreiben.
4.4 NTFS
Daten von NTFS:
maximale Dateigroesse : 165536
EB (Exabyte) = 2^64 Byte
Clustergroesse
: 512 byte - 4 kB (*)
max. Clusterzahl
: 2^64
* NTFS bietet beim Formatieren eine Option an, mit der
man die
Clustergroesse einstellen kann.
Prizipiell ist NTFS (New Technology File System) eine Weiterentwicklung
von HPFS386, die auf die gemeinsamen Wurzeln von IBM und Microsoft
zurueckgeht. Wie auch HPFS kann NTFS FAT Partitionen lesen und
schreiben.
Es beinhaltet neben allen Features, die auch HPFS386 bietet:
- Unterstuetzung von RAID 0 (Stripe-Sets) und mit speziellem
Controller
auch RAID 1 (Disk-Mirroring, siehe dort)
- Disc-Spawning (Partitionen zusammenfassen zu einem Lw)
- Online-Komprimierung (auswaehlbar fuer welche Dateien,
Verzeichnisse,
Platten etc.). Die Komprimierungsrate arbeitet
mit dem fuer
Onlinekompression ubelichen Faktor von 1:1.5.
I.d.R. sind keine
Geschwindigkeitsverzoegerungen bei Anwendungen
spuerbar.
5. Produkte
5.1 *Diskettenersatz ?*
In Zeiten, wo zur Installation einer Standardsoftware ein
ganzer Turm
von 3.5" HD Disketten benoetigt wird, sind Alternativen zur
herkoemmlichen Diskettentechnik gefragt. Vor ein paar Jahren
gab es mit
dem 3.5" ED Format (2.88 MB) von IBM den Versuch, das Kapazitaetsproblem
wenigstens zum Teil zu entschaerfen. Das ED Format hat sich
aufgrund der
hohen Preise fuer Laufwerke und Disketten nie durchgesetzt.
Lediglich
einige Controller sind fuer 2.88 MB Disketten vorbereitet.
Nach ebenfalls wenig erfolgreichen Versuchen mehrerer
Hersteller, im
Bereich um 20 MB Massenspeicher im Markt zu etablieren, stellte
IoMega
auf der CeBIT 1995 das 'ZIP Drive' vor. Es speichert zu einem
relativ
guenstigen Preis (Laufwerk: ca. 350 DM, Diskette: ca. 30 DM)
100 MB pro
ZIP Diskette. 'Normale' 3.5" Disketten kann es nicht lesen.
Das ZIP
Drive wird unter DOS (oder Windows 3.x, Win 95, Win NT, OS/2,
Mac) mit
einem Treiber installiert. In der Version zum Anschluss an den
Parallelport (Druckeranschluss) werden je nach Schnittstelle
(SPP, EPP,
ECP) Transferraten von 50 kB/s bis 300 kB/s erreicht. Die ebenfalls
erhaeltliche externe SCSI Version erreicht hoehere Transferraten
von ca.
500 kB/s (neuerdings ist auch eine interne SCSI Variante erhaeltlich).
Das ZIP Drive ist problemlos im Einsatz und mittlerweile schon
erstaunlich weit verbreitet. Nachteil: relativ geringe
Uebertragungsrate, nur externe Versionen erhaeltlich, anhaltende
Lieferprobleme bei Laufwerken und vor allem bei den Medien.
Welche
Technik das ZIP genau verwendet, um die Daten zu speichern,
verraet
IoMega nicht. Das ZIP Drive ist gut als Ergaenzung zur 3.5"
Diskette
oder zum Datenaustausch geeignet. Fuer Backupzwecke sind die
Medien zu
teuer. Hier ist ein Streamer die bessere Wahl.
Der Nachfolger des ZIP Drive ist das JAZ Drive vom selben
Hersteller.
Es speichert 512 oder 1070 MB pro JAZ Platte ('Diskette' waere
der
falsche Ausdruck, JAZ Drive ist vergleichbar mit einem
Wechselplattenlaufwerk). Im Vergleich zum ZIP Drive bietet es
also
wesentlich mehr Platz und vor allem eine verbesserte Geschwindigkeit.
Als Schnittstellen sind EIDE und SCSI vorgesehen. Beim JAZ Drive
soll es
auch interne Versionen geben.
Als direkte Konkurrenz zum ZIP Drive ist das EZ 3135 von
Syquest ('Ez
Drive'), dem bekannten Wechselfestplatten-Hersteller, positioniert.
Es
ist etwa gleich teuer, speichert aber 135 MB pro Cartridge und
ist
deutlich schneller als das ZIP Drive. Seine Verbreitung ist
allerdings
noch nicht so gross wie die des ZIP Drives. JAZ verwendet eine
zu
herkoemmlichen Festplatten aehnliche Aufzeichnungstechnik. Nachfolgende
Tabelle gibt eine kurze Uebersicht ueber die Leistungsdaten
der drei
Laufwerke:
Laufwerk Schnittstelle Groesse
Zugriffsz. Geschw. Cache
------------------------------------------------------------------
ZIP Drive Parallelport 100 MB
29 ms bis 400 kB/s 32 kB
ZIP Drive SCSI 2
100 MB 29 ms bis 800 kB/s
32 kB
EZ 3135 EIDE/SCSI
135 MB 18 ms bis 1 MB/s
?
JAZ Drive EIDE
1 GB 17.5 ms
256 kB
JAZ Drive SCSI 2
1 GB 17.5 ms
256 kB
5.2 *Streamer*
Vorbemerkung: Alle Kapazitaetsangaben sind unkomprimierte
Werte. Die
vom Hersteller angegebenen theoretisch mit einer Kompression
erreichbaren Werte stehen in Klammern.
Die im PC Bereich haeufig Verwendung findenden Streamer
lassen sich in
drei Klassen einteilen:
- Floppystreamer: Sie sind zur Datensicherung im privaten und
semiprofessionellen Bereich gedacht. Ihre Kapazitaeten
reichen aktuell
von 120 MB (250 MB) bis zu 1.6 GB (3.2 GB). Ihre
Geschwindigkeit ist
recht bescheiden, aber fuer den gelegentlichen Einsatz
meist
ausreichend: Je nach Controller erreichen sie 500
kBit/s (Standard
1.44 MB Diskettencontroller) bzw. 1 MBit/s (2.88
MB Controller). Mit
speziellen Beschleunigerkarten sind sogar 2 MBit/s
zu erreichen.
Waehrend 500 kBit/s relativ sicher zu erreichen
sind, bereiten die
schnelleren Transferraten oft DMA-Probleme. Ein
weiterer Nachteil der
relativ preiswerten Floppystreamer ist die meist
fehlende
Unterstuetzung von 'Read-after-Write'. So kann nicht
in einem
Durchgang - also gleich nach dem Schreiben - geprueft
werden, ob die
Daten richtig aufs Band gekommen sind und ein zeitraubender
Compare-
(Vergleichs-) lauf ist zur Sicherheit noetig. Weitere
Nachteile:
Inkompatibilitaeten sind bei Floppystreamern recht
haufig und die
Streamercartridges sind oft unverschaemt teuer (z.B.
400 MB Travan
TR-1 50-60 DM).
- EIDE Streamer: Bisher kaum verbreitet, keine Marktbedeutung.
- DAT Streamer: DAT Streamer lassen sich eindeutig dem Profibereich
zuordnen. Wer sie einsetzt ist entweder Poweruser
oder
Netzwerkadministrator. Sie glaenzen mit hohen Geschwindigkeiten
(komprimiert bis zu 1 MByte/s bei DDS2) und schnellem
SCSI Interface.
Die verwendeten DAT Cassetten sind 2 bzw. 4 GB gross
und kosten nur
wenig: 2 GB (90 Meter) sind fuer ca. 15 DM, 4 GB
fuer unter 30 DM zu
haben. Momentan gibt es jedoch extreme Lieferengpaesse
bei 4 GB
Baendern. DAT Streamer koennen (fast?) alle Read-after-Write
und sind
angenehm leise im Gegensatz zu den meisten Floppystreamern.
Am
beliebtesten sind die Geraete von HP (z.B.: HP C1536A:
2 GB; C1537A: 4
GB; C1533A: 12 GB). Andere Hersteller haben wenig
Marktanteil
(Wangdat, Sony etc.). DAT Cartridges sind im Vergleich
zu QIC
Cartridges deutlich billiger, da sie auch in der
Audiotechnik
verwendung finden und dementsprechend viel produziert
werden. Zum
Preis von ca. 12 DM bekommt von ein DDS-1 Band vom
Markenhersteller.
Von solchen Preisen koennen QIC Anwender nur traeumen.
Allerdings wird
bei DAT das Bandmaterial aufgrund der 'Helical Scan'
Aufzeichnung
starker beansprucht und muss nach ca. 100 Durchlaeufen
ersetzt werden.
Ausser den genannten Streamertechniken gibt es noch die
wenig
verbreiteten Videostreamer, 8mm Schraegspur-Streamer (z.B. Exabyte)
sowie DC Streamer (z.B. Tandberg, 13 GB) und Streamer nach dem
DLT
Standard. Nachfolgend eine kleine Liste der verbreitetsten Standards:
Standard
Kapazitaet Laenge
Bemerkung
--------------------------------------------------------------
QIC 80
80 MB
QIC2120
120 MB 93.7 Meter
QIC80 Erweiterung
QIC2120XL
170 MB 129.5 Meter
QIC80 Erweiterung
QIC Wide
200, 420 MB
QIC 3020
680 MB
QIC 3110
2 GB
DAT DDS1
1.3 GB 60 Meter
DAT DDS1
2 GB 90 Meter
DAT DDS2
4 GB 120 Meter
DAT DDS3
12 GB
noch nicht am Markt
Travan TR1
400 MB 228 Meter
Travan TR2
800 MB
Travan TR3
1600 MB
Travon TR4
3200 MB
5.3 *CDROM Laufwerke*
Der Markt der CDROM Laufwerke teilt sich in zwei grosse
Bereiche: ATAPI
(EIDE) CDROM Laufwerke fuer den normalen Enduser und CDROM Laufwerke
mit
SCSI Schnittstelle fuer High-End Systeme (CD Server etc.). Neben
diesen
beiden Schnittstellenstandards gibt es noch mittlerweile nicht
mehr
produzierte proprietaere (herstellereigenen) Schnittstellen
(Sony,
Matsushita/Panasonic, Mitsumi und andere). Diese alten Single-
und
Doublespeed CDROMs wurden meist mit einer eigenen ISA-Controllerkarte
geliefert oder sie lassen sich an einen CDROM Anschluss auf
einer
Soundkarte anschliessen. Mittlerweile werden die CDROM Anschluesse
auf
den Soundkarten jedoch gern eingespart oder man findet nur noch
einen
ATAPI (IDE) Port fuer die tertiaere IDE Adresse.
So wie es sich (leider) eingebuergert hat, Festplatten
nach ihrer
Zugriffszeit verschiedene Leistungsklassen einzuteilen, so teilen
sich
die CDROMs in unterschiedliche Drehzahlklassen ein. Basis ist
die
Geschwindigkeit der Audio CD Player, die 150 kB/s lesen koennen
('Singlespeed'). Auf diesem Wert aufbauend haben die Hersteller
mit den
Jahren die Drehlzahl und damit die maximale Leserate gesteigert:
Klasse
max. Leserate
---------------------------------
Singlespeed
150 kB/s
Doublespeed
300 kB/s
Triplespeed
450 kB/s
Quad(ro)speed (4x) 600 kB/s
6x-speed
900 kB/s
8x-speed
1200 kB/s
10x-speed
1500 kB/s
---------------------------------
...und so weiter. Haeufig gibt es auch Zwischengroessen
(4.4x speed,
6.7x speed etc.), deren Leseleistung dann entsprechend etwas
hoeher
liegt. Ein 4x Laufwerk reicht fuer alle denkbaren Anwendungen
aus. Ein
6x Laufwerk oder hoeher lohnt nur bei intensiver Arbeit mit
dem CDROM
und dem staendigen lesen sehr langer sequentieller Dateien.
Auch
Videosequenzen lassen sich mit einem guten 4x Laufwerk bereits
ruckfrei
darstellen. Wer trotzdem Probleme mit der Videowiedergabe hat,
sollte
mal testweise den Cache seines CD Laufwerks abschalten.
Fuer die Beurteilung der Praxisleistung eines CDROM Laufwerks
ist die
Drehzahl der CD jedoch nicht das einzige Kriterium. Mindestens
ebenso
wichtig ist die mittlere Zugriffszeit, also die Zeit, die die
Optik des
CDROMs im Mittel benoetigt, um eine zufaellige Position anzusteuern.
Alte CDROMs (Singlespeed) und CD Brenner haben 350-500 ms Zugriffszeit.
Moderne 4x-Laufwerke (und hoeher) weisen alle unter 180 ms auf.
Die
Bestmarke liegt z. Zt. bei ca. 130 ms. Insbesondere fuer
Datenbankanwendungen ist die Zugriffszeit wichtiger als die
Drehzahl
eines Laufwerks. Weitere wichtige Leistungsmerkmale sind die
Groesse des
internen Caches und die Qualitaet der Fehlerkorrektur.
Durch Kratzer, Staub und Verunreinigungen auf der CDROM
kann es zu mehr
oder weniger grossen Lesefehlern kommen. Diese werden von der
im CD
Standard implementierten CRC-Fehlerkorrektur praktisch immer
erkannt.
Kleinere Fehler lassen sich mit Hilfe des Pruefcodes wegrechnen,
bei
groesseren (radialen) Fehlern auf der CD muss versucht werden,
die Daten
noch einmal zu lesen. Scheitern auch weitere Leseversuche, setzen
die
meisten CDROMs die Lesegeschwindigkeit auf Singlespeed herunter
und
starten weitere Versuche. Schlagen auch diese fehl, kommt es
zu einer
Fehlermeldung. Laufwerke mit schlechter Fehlerkorrektur brechen
vorzeitig das Lesen ab, oder schalten haeufig auf eine geringere
Geschwindigkeit zurueck. Leseprobleme kann es auch bei selbstgebrannten
(also nicht maschinell gepressten) CDROMs geben. Diese CD-R's
(CD-Recordable) fallen durch ihre meist gruenliche oder goldene
Unterseite auf. Vermutlich kommt die Laseroptik in einigen Laufwerken
nicht immer mit dem anders als bei silbernen Scheiben reflektierten
Laserstrahlen zurecht.
Bei den preiswerten ATAPI CDROMs, die an der EIDE Schnittstelle
gemeinsam mit der/den Festplatte(n) angeschlossen werden, ist
oft im
Vergleich zu den meist um einiges teureren SCSI CDROMs ein kleinerer
Cache eingebaut, was die Lesistung ebenfalls negativ beeinflussen
kann.
(Naehres zum Thema Cache in der RAMFAQ; Informationen zum Thema
Zugriffszeit unter 3.3 in dieser FAQ).
Mittlerweile etwas aus der Mode gekommen sind die CD Caddys
(Plastik
Cartridges, in die die CDROMs zum besseren Schutz vor Umwelteinfluessen
eingelegt werden muessen, bevor man sie samt Caddy ins Laufwerk
steckt.
Vorteile der Caddys hohe Fehlersicherheit, da praktisch kein
Staub oder
Kratzer moeglich sind. Dem stehen jedoch hohe Kosten fuer die
Anschaffung den Caddys (1 Caddy pro CD - sonst macht das ganze
keinen
Sinn!) gegenueber. Letztendlich sind die Caddys vom Markt versraengt
worden: Nur noch wenige Hersteller bieten Modelle mit Caddy
an.
MS-DOS und andere DOS Derivate koennen CDROMs nur ueber
eine spezielle
Treiberkombination ansprechen, denn die Ansteuerung und das
Dateiformat
der CDROMs unterschieden sich grundlegend von Festplatten. Dies
gilt
auch fuer ATAPI (EIDE) CDROMs, die am EIDE Controller angeschlossen
werden. Zum Betrieb eines CDROM Laufwerks unter DOS ist (meist)
in der
CONFIG.SYS ein Geraetetreiber, der vom Laufwerkshersteller mitgeliefert
(werden sollte) zu installieren (Beispielzeile):
DEVICE = C:\TREIBER\CDROM.SYS /D:CD
In der AUTOEXEC.BAT oder vom DOS-Prompt aus, muss dann
zusaetzlich der
MSCDEX (Microsoft CD Extensions) Treiber geladen werden, um
das CD
Laufwerk ansprechen zu koennen (Beispiel):
C:\DOS\MSCDEX.EXE /D:CD /M:8
Diese beiden Treiber 'finden' sich ueber den Parameter
'D:CD', der bei
beiden Zeilen gleich sein muss. Zur Einbindung mehrer CDROMs
reicht es,
weitere 'D:xxx' Eintraege in der MSCDEX.EXE Befehlszeile einzufuegen
und
in der CONFIG.SYS die entsprechenden Treiber zu laden.
Beim Anschluss eines CDROMs mit EIDE Schnittstelle kann
es vorkommen,
dass das CDROM eine am selben EIDE Kanal angeschlossene Festplatte
ausbremst (CDROM unterstuetzt z.B. nur PIO Mode 0, Festplatte
wird dann
ebenfalls nur mit Mode 0 angesprochen). In einem solchen Fall
sollte man
das CDROM moeglichst allein am zweiten EIDE Kanal oder ueber
die
Soundkarte anschliessen. Der professionelle SCSI Bus kennt solche
Probleme nicht.
Noch einige Informationen zum physikalischen Aufbau einer
CDROM:
Entgegen dem Aufbau einer Festplatte besitzen CDs (Audio CDs
ebenso wie
CDROMs) nur eine einzige Endlosspur, die sich von innen nach
aussen
windet. Bedingt durch die unterschiedlichen Kreisradien innen
und aussen
bekaeme man beim auslesen einer CD stark schwankende Datentransferraten
(wg. des unterschiedlichen Kreisumfangs). Dies ist jedoch bei
einer
Audio-CD - und von diesem Standard ist ja auch die CDROM abgeleitet
-
natuerlich nicht hinnehmbar. Deshalb passen CD Laufwerke ihre
Drehzahl
so an, dass sie immer 150 kB/s - bzw. ein vielfaches davon -
erreichen
(die Winkelgeschwindigkeit bleibt also konstant). Mit dem Wechsel
der
Leseposition ist also immer auch eine Aenderung der
Rotationsgeschwindigkeit verbunden. Dieses Beschleunigen und
Abbremsen
kann man bei schnellen CDROMs auch meist hoeren. Es ist auch
der Grund
fuer die im Vergleich zu Festplatten extrem hohen Zugriffszeiten.
Neue
Laufwerke der 8x oder 10x Klasse muessen die CDROM also auf
eine
betraechtliche Drehzahl (> 4000 rpm) bringen, bevor gelesen
werden kann.
Neuerdings gibt es zwei Ausnahmen von dieser Regel: Einige wenige
Laufwerke koennen schon waehrend des Beschleunigens lesen und
andere
sind ganz von der Technik der konstanten Winkelgeschwindigkeit
abgegangen und lesen aussen schneller als innen. Fuer Laufwerke,
die
diese Technik noch nicht unterstuetzen gilt weiterhin: Ihre
Zugriffszeit steigt mit der Drehzahl und die Leistung sinkt
damit in der
Praxis ab. Es kann sogar sinnvoll sein, fuer bestimmte zugriffsintensive
Anwendungen ein Laufwek mit geringerer Drehzahl und dafuer aber
besonders geringer Zugriffszeit zu kaufen (unter 140 ms). Ausserdem
erzeugen viele der neuen drehzahlgetunten Laufwerke starke Vibrationen,
die nicht nur stoerend, sondern auch schaedlich fuer die Festplatte(n)
sein koennen.
Entgegen der ueblichen Annahme ist die gegen Kratzer empfindlichste
Seite nicht die Unter-, sondern die bedruckte Oberseite der
CD. Wenn
hier ein Kratzer von nur wenigen Mikrometern Tiefe entsteht,
kann die
reflektierende Aluschicht beschaedigt und die CD somit unlesbar
werden.
Von unten hingegen besitzt die CD eine relativ dicke Schutzschicht.
Hier
lassen sich kleinere Kratzer, die nur den Laser ablenken, meist
mit CD
Reparatursets oder mit Zahnpasta (kein Witz!) anschmirgeln.
5.4 *CD Brenner*
*** Warung ! **************
Beim Erstellen von CDs - insbesondere bei CD Kopien -
ist unbedingt das
Copyright zu beachten! Zuwiderhandlungen koennen unangenehme
Folgen
haben.
***************************
Bei den "CD Brennern", also den Geraeten mit denen man
selbst CD-R's
(CD-Recordable) einmalig beschreiben kann ist seit Anfang 1996
ein
starker Preisverfall eingetreten. Die CD Brenner (oder Recorder)
mit 2x
speed (300 kB/s Schreibrate und 600 kB/s Leserate) sind bereits
unter
die 1000,- DM Grenze gefallen, die 4x Geraete werden sicher
bald folgen.
Auch die ehemals mehrere 100,- DM teure Software befindet sich
mittlerweile meist im Lieferumfang oder ist fuer ein paar Mark
separat
zu erwerben. Das groesste Problem ist z.Zt. die Beschaffung
von CD
Rohlingen zu realistischen Preisen, da der Markt sehr eng ist.
Die wohl wichtigste Frage fuer einen Neuling ist: Wie muss
mein Rechner
ausgestattet sein, damit ich CDs brennen kann? Hier ein paar
Tips:
- CD Brenner gibt es (fast?) ausschliesslich mit SCSI Schnittstelle.
Deshalb benoetigt man dafuer einen entsprechenden
SCSI Hostadapter.
Wenn noch kein solcher vorhanden ist, reicht die
Anschaffung eines
preiswerten Hostadapters. Besondere Ansprueche werden
seitens des CD
Brenners nicht gestellt. Separate SCSI Hostadapter
fuer SCSI
Festplatte und Brenner sind ebenfalls ueberfluessig.
Es sind zwar
schon EIDE Brenner angekuendigt worden, aber auf
den Markt getraut hat
sich bisher noch keiner der Hersteller mit einem
solchen Geraet.
- Fuer 2x Brennen sollte eine 486-66 CPU und fuer 4x Brennen
ein Pentium
75 MHz ausreichen. Auf ausreichenden Arbeitsspeicher
ist zu achten (16
MB mindestens).
- Die Festplatte sollte am SCSI Bus betrieben werden und
muss zumindest
eine _konstante_ Datenrate in Hoehe der Brenngeschwindigkeit
liefern
koennen. Am sichersten ist es, wenn die Festplatte
eine sog.
'AV-Festplatte' ist, also speziell fuer Multimediaanwendungen
geeignet
ist. Solche Festplatten benoetigen naemlich keine
Rekalibrierung.
Waehrend einer Kalibrierungsphase kann naemlich
der Datenstrom
abreissen oder unter die geforderte Mindestmarke
fallen. Wenn ohne
physikalisches Imagefile gebrannt werden soll (s.u.),
sollte die
Festplatte zudem eine geringe Zugriffszeit aufweisen.
Praktisch ist
meist auch das Brennen von EIDE Festplatten moeglich,
aber empfohlen
wird es von den Herstellern nicht.
Ganz wagemutige haben auch (teilweise) erfolgreich
beim CD-Brennen
einen DAT Streamer oder ein CDROM Laufwerk als direkte
Datenquelle
verwandt. Waehrend beim DAT Streamer bei einem sequentiellen
Imagefile
und 2x-speed Geschwindigkeit noch gute Chancen bestehen,
so ist das
direkte Brennen von CDROM auf CD-R auch bei einem
6x oder 8x Laufwerk
gefaehrlich - insbesondere, wenn das CDROM kein
SCSI Geraet ist. Der
Grund hierfuer ist vor allem die Zugriffszeit beim
lesen von mehren
kleinen Dateien. Hier kann der Datenstrom ebenfalls
abreissen.
Tips zum CD Brenner Kauf:
- Ein grosser Cache (mindestens 512 kB, besser 1 MB) sollte
vorhanden
sein. So sind die Chancen auch bei nicht-AV-Festplatten
gross,
kleinere Lesepausen ueberbruecken zu koennen.
- Nicht den CD-Brenner als Ersatz fuer ein CDROM Laufwerk
einplanen: CD
Brenner haben eine viel hoehere Zugriffszeit als
CDROMs (500 ms und
mehr!). So wird trotz 4x-speed beim Lesen die Arbeit
zur Qual.
- Fuer private Anwendungen reicht meist ein 2x-speed Brenner.
Die
meiste Zeit verbringt man naemlich bei Einzelproduktionen
nicht mit
dem eigentlichen Schreiben des CD Rohlings, sondern
mit dem zusammen-
kopieren der Dateien und dem Erstellen des Images.
- CD Brenner und Software muessen zueinander passen. Es
gibt momentan
keinen Standard fuer CD Brenner. Jeder Brenner muss
von der Software
explizit unterstuetzt werden.
CD Brenner FAQs:
- Was passiert wenn der Datenstrom 'abreisst' ?
Wenn waehrend des Schreibens des Rohlings (das ist
die leere CD) der
Datenfluss zur CD abreisst - und sei es auch noch
so kurz - ist kann
die CD nicht weiter beschrieben werden. Alle bisher
gebrannten Daten
sind ebenfalls unlesbar. Zu Deutsch: Der Rohling
ist Schrott. Um
solche (finanziellen) Verluste zu vermeiden, sollte
man bei einer Neu-
einrichtung oder Aenderung der Konfiguration immer
einen oder mehrere
Testlaeufe mit der Brenn-Software machen. Hierbei
wird praktisch das
Schreiben der CD-R bei ausgeschaltetem Laser simuliert.
- Was fuer Rohlinge kaufen ?
Das muss jeder selbst herausfinden. Es gibt goldene
Kodak Rohlinge,
blaue von Verbatim und viele gruenlich gefaerbte
von Noname-Anbietern
(z.B. Traxdata u.a.). Ich habe bei so praktisch
jedem Anbieter Lob und
Klagen ueber bestimmte Rohlinge behoert. So kann
man leider keine
Empfehlung geben. Auch einige CDROM Laufwerke haben
Probleme CD-R's
(also gebrannte CDs) zu lesen. Hier hilft meist
zu der Wechsel des
CDROM Fabrikats. Viele CD-R's koennen in einigen
Laufwerken problemlos
und schnell gelsen werden, waehrend sie in anderen
Drives fuer
Abstuerze und Lesefehler sorgen.
- Datensicherheit / Behandlung:
CD-R's sind empfindlicher als normale CDROMs gegen
Waerme, da die
Schicht, in die die Informationen gebrannt werden
aus einem
organischen Material besteht. Ansonsten sollte man
sie genauso
handhaben, wie CDROMs. Die Datensicherheit von Rohlingen
liegt nach -
nicht nachpruefbaren - Herstellerangaben aehnlich
hoch wie bei CDROMs.
Diese sollen fuer ca. 70-100 Jahre lesbar sein -
so es dann noch
Laufwerke dafuer gibt :-)
- Gruende fuer kaputte Rohlinge:
Wenn das Schreiben mit dem CD Recorder einfach nicht
klappen will,
sollte man ueberpruefen, ob die eigene Hardware
die o.a. Anforderungen
erfuelle. Ein Netzwerkclient darf waehrend des Brennens
nicht aktiv
sein. Ausserdem sollte man auf keinen Fall(!) waehrend
des Brennens
multitasken oder aufwendige Bildschirmschoner laufen
lassen. In
Windows 95 sicherheitshalber die Autostartfuntion
fuer das normale
CDROM Laufwerk ausschalten, sonst kann schon das
einfach Einlegen
einer CDROM den Brennprozess scheitern lassen.
- Multisession CDs:
Wie bei Foto CDs ist es auch bei normalen Daten
CDROMs mit Hilfe der
passenden Brennsoftware, moeglich diese in mehreren
Durchgaengen zu
beschreiben. Dazu muss in der Software lediglich
das
Multisessionformat ausgeweahlt sein. Vorsicht: Bei
Audio CDs (CD DA)
klappt dies nicht, da CD Player fuer Audio Multisession
nicht
beherrschen. Wird eine weitere Session an eine Multisession
CD
angehaengt, so werden jedes mal ein paar MB fuer
die Verwaltung der
Session belegt.
- Audio CDs brennen:
Das Hauptproblem beim Kopieren oder Zusammenstellen
von CD DA ist, die
Daten digital von der Quell-CD zu bekommen. Normalerweise
werden
Audiodaten naemlich nur analog via Audiokabel an
die Soundkarte
weitergeleitet (schlechte Signalqualitaet!). Nicht
alle CDROMs
unterstuetzen (aus Copyrightgruenden) das digitale
Auslesen von CD DA.
Ob ein spezielles Laufwerk dies beherrscht, kann
man eigentlich nur
durch einen direkten Test herausfinden, denn in
den Datenblaetten ist
dazu meist keine Information zu finden. Verschiedene
Shareware /
Freeware Programme bieten sich an, die Daten von
CD DA zu lesen und
sie anschliessend als .WAV- oder als Imagedatei
auf der Festplatte zu
speichern. Dies geht jedoch trotz der Digitaltechnik
nicht ganz in
Originalqualitaet! Viele CDROM Laufwerke koennen
CD DAs nicht mit
ihrer vollen Geschwindigkeit auslesen (es wird dann
automatisch auf
Single- oder Doublespeed zurueckgeschaltet).
- CD-Brenner als CDROM einsetzen:
Der Versuch, einen CD Brenner zusaetzlich als normales
CDROM Laufwerk
zu nutzen ist meist nicht ohne weiteres erfolgreich.
Man benoetigt
fast immer spezielle Treiber und eine manuelle Konfiguration.
Windows
erkennt die meisten CD-Brenner (alle ?) nicht per
Plug-and-Play als
CD-Leser. Ausserdem koennen die hohen Zugriffszeiten
(wie oben bereits
erwaehnt) den Betrieb nach erfolgreicher Konfiguration
verleiden.
- Physikalisches Image:
Ein (physikalisches) Image stellt eine komplette
Kopie saemtlicher zu
schreibender Daten dar und besteht aus einer grossen
Datei, in der
die einzelnen Dateien in der Brenn-Reihenfolge sequentiell
abgelegt
sind. Ein solches Image sollte man vor dem Brennen
immer erzeugen, um
einen zuverlaessigen Datentransfer sicherzustellen.
Wohl jede CD Brenn
Software arbeitet jedoch auch mit 'logischen' Images
- praktisch
bedeutet dies eine Arbeit ohne Image. Das spart
zwar die riesige
Imagedatei, erhoeht aber auch das Risiko eines kaputten
Rohlings.
5.5 *SCSI Hostadapter*
Marktfuehrer im Bereich von cachelosen SCSI Hostadaptern
ist Adaptec.
Die Firma bietet eine breite Palette von SCSI Hostadaptern fuer
alle
gaengigen Bussysteme und Anforderungen. Der Support ist gut.
Adaptec
Hostadapter werden nur in der 'Kit-Version' (also z.B. AHA 2940
KIT) mit
Treibern geliefert. Wer eine Version ohne Kit oder eine OEM
Version
erwischt hat, muss die Treiber ggf. teuer nachkaufen. Im Vergleich
mit
der Konkurrenz aus dem Hause Symbios Logic (vormals NCR) und
anderen ist
Adaptec recht teuer.
Die mittlerweile sehr beliebten Symbios Hostadapter sind
von der
Leistung her einem vergleichbaren Adaptec mindestens ebenbuertig,
kosten
aber erheblich weniger. Es gibt sie mit oder ohne BIOS. Die
Modelle ohne
BIOS benoetigen ein Mainboard mit SDMS Support, damit von ihnen
gebootet
werden kann. Die meisten Pentium Mainboards bieten mittlerweile
diesen
SDMS Support. Ist er nicht vorhanden, laesst er sich u.U. per
BIOS
Update hinzufuegen. SCSI Hostadapter mit BIOS koennen auch ohne
Boardunterstuetzung booten, sind aber auch ein paar Mark teurer.
Einen
Geschwindigkeitsvorteil bietet das BIOS nicht.
Beim Kauf eines SCSI Hostadapters ist unter anderem anzuraten,
sich
nach Moeglichkeit fuer ein Modell mit Busmaster DMA zu entscheiden
(siehe 2.6), sonst gehen viele SCSI-Vorteile verloren. Z.B.
ist der
Adaptec 2920 nicht busmasterfaehig, der teurere 2940 hingegen
schon.
Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Anzahl der vom Hostadapter
unterstuetzten SCSI Kanaele. Die meisten Adapter bieten einen
SCSI Kanal
und koennen so (Narrow SCSI) 7 bzw. 15 (Wide SCSI) Geraete
unterstuetzen. Man kann jedoch auch Hostadapter mit mehreren
Kanaelen
erwerben und so z.B. 35 SCSI Geraete anschliessen (5 Kanaele,
Narrow
SCSI). Eine kleine Uebersicht ueber die aktuellen Adaptec Hostadapter
gibt die folgende Tabelle:
Modell
Features
--------------------------------------------------------------
1504
7 Geraete SCSI 2, kein Busmaster, nur PIO, ISA
1542
7 Geraete SCSI 2, Busmaster, ISA
1742A
7 Geraete SCSI 2, Busmaster, EISA
2920
7 Geraete SCSI 2, kein Busmaster, nur PIO
2940
7 Geraete SCSI 2
2940W
15 Geraete Wide SCSI
2940UW
15 Geraete Ultra Wide SCSI
2944
15 Geraete Differential SCSI
3940
2 Kanaele mit je 7 Geraeten SCSI 2
3940W
2 Kanaele mit je 15 Geraeten Wide SCSI
3985
3 Kanaele mit je 7 Geraete SCSI 2, RAID
3985W
3 Kanaele mit je 15 Geraeten Wide SCSI, RAID
5.6 *Festplattenkomprimierung*
Festplattenkomprimierer (nachfolgend: 'Online-Packer')
wie z.B.
'Stacker' von Stac, 'Drivespace' von Microsoft etc. sind Programme,
die
durch verlustfreie Datenkompression den Platzbedarf von Dateien
auf der
Festplatte verringern koennen. Die dabei angewandte Technik
ist
vergleichbar mit der sogenannter 'Offline Packer' wie z.B. 'PkZip'
von
Pkware oder 'Arj' von R. K. Jung. Im Unterschied zu diesen geschieht
der
Pack- und Entpackvorgang bei Festplattenkomprimierern (also
'Online
Packern') unsichtbar fuer den Anwender. Die Effizienz der Online
Packer
liegt - abhaengig vom Produkt, den Einstellungen und den zu
packenden
Daten - bei einem Faktor durchschnittlich von 1.5-2.0. Hier
eine kleine
Uebersicht ueber die Platzgewinne, die sich mit verschiedenen
Dateitypen
erzielen lassen:
Format Art
Faktor (ca.)
-----------------------------------------------------
TXT
ASCII Datei
2:1
DOC
Textdatei
2:1
DBF
DBASE Datenbank
2:1 - 15:1
PCX
Grafik
5:1 und mehr
JPG
JPEG komprimierte Grafik 1:1
ZIP
ZIP Archiv
1:1
ARJ
ARJ Archiv
1:1
Diese Werte sind nur Anhaltspunkte. Die tatsaechliche Kompression
kann
erheblich besser oder schlechter ausfallen.
Durch die seit Mitte 1995 stark gesunkenen Preise fuer
Fesptplatten
sind Online-Packer etwas aus der Mode gekommen. Fuer aeltere
Rechnersysteme oder gerade fuer Notebooks bieten sie sich jedoch
weiter
als Alternative zum Neukauf an.
Wer Online-Packer einsetzt erkauft sich den zusaetzlichen
Platz mit
einer Reihe von Nachteilen:
- geringere Datensicherheit
- meist geringere Geschwindigkeit
- hoehere CPU Belastung
- Belegung von DOS Speicher fuer die Treiber
Wie arbeitet nun ein Online-Packer? Die verschiedenen Komprimierungs-
algorithmen (z.B. LZW) hier darzulegen wuerde sicher zu weit
fuehren.
Hierzu sei auf die naechste Bibliothek verwiesen. Von der Softwareseite
geschieht bei der Installation eines Online-Packers folgendes:
Alle auf
der betreffenden Partition befindlichen Daten werden nacheinander
Stueck
fuer Stueck komprimiert und in einer einzigen grossen Datei
abgelegt.
Nachdem wird in der CONFIG.SYS ein Treiber installiert, der
dafuer sogt,
dass beim naechsen Systemstart statt dieser einen Datei (dem
komprimierten Volume) wieder der gewohnte Festplatteninhalt
und
Buchstabe (z.B. C:\) angezeigt wird. Dieses Laufwerk wird als
logisches
Laufwerk bezeichnet, waehrend die komprimierten Daten physikalisch
auf
dem sog. Hostlaufwerk liegen. Beim Start des Systems bekommt
das
Hostlaufwerk den Laufwerksbuchstaben C:\ (z.B.) und das logische
Laufwerk einen neuen Buchstaben (z.B. D:\) zugewiesen. Danach
werden
durch den Treiber die Laufwerksbuchstaben vertauscht, so dass
fuer die
Anwendungssoftware wieder alles beim alten ist.
Durch dieses Verfahren und den komplexen Aufbau des komprimierten
Volumes koennen sich Datenfehler auf einer komprimierten Festplatte
wesentlich drastischer auswirken, als auf einem normalen Laufwerk.
Ein
abschreckendes Beispiel fuer Probleme mit Online-Packern ist
das
mittlerweile von Markt genommene Programm 'Double-Space' von
DOS 6
(Nachfolger: Drivespace [aktuell Version 3]).
Aufgrund diese Unsicherheiten und nicht zuletzt wegen der
teilweise
betraechtlichen Geschwindigkeitsverluste (z.B. beim lesen von
vielen
kleinen Dateien, die ueber das gesamte Volume verstreut sind)
rate ich
vom Einsatz eines Online-Packers generell ab.
6. Glossar
6.1 *Abkuerzungen*
ASIC Application Specific
Integreated Circuit (IC fuer Spezialan
AT-Bus ugs. fuer IDE Bus
ATA AT Attachment
ATAPI AT Attachment Packet
Interface (Bez. fuer EIDE CDROMs)
BPI Bits per
Inch
BS Betriebssystem
C/D Control/Data
CDDA CD Digital Audio
(herkoemmliche Musik CD)
CD-R CD Recordable
(auch CD WO; einmaig beschreibbare CD)
CDROM Compact Disk Read Only
Momory
CDWO CD Write Once
(siehe CD-R)
CHS Cylinder-Head-Sector
CS Cable
Select
DC Data
Cartridge
DD Double
Density (3.5": 720 kB; 5.25": 320 kB)
DDS Digital Data
Storage
DMA Direct Memory
Access
ED Extra
Density (3.5": 2.88 MB)
EIDE Enhanced IDE (auch:
Fast ATA-2)
EPA Environmental
Protection Agency (amerik. Umweltbehoerde)
EPRML Enhanced PRML
Fast-ATA Seagate Standard (Fast-ATA ist eine
Untermenge von EIDE)
FAT File Allocation
Table (DOS Dateisystem, Dateizuordnungstabelle)
FDD FloppyDisk
Drive (Diskettenlaufwerk)
FH Full
height (__")
HD High
Density (3.5": 1.44 MB; 5.25": 1.2 MB)
HDD HardDisk
Drive (Festplatte)
HH Half
height (1")
HPFS High Performance
File System (Dateisystem von OS/2)
I/O Input/Output
ID Identification(-Number)
IDE Integreated/Intelligent
Drive Electronics
LBA Logical Block
Addressing
LL Low
Level (Format)
LUN Logical Unit
Number (SCSI 'Sub-ID')
MA Master
MFM Modified
Frequency Modulation (alter Festplattenstandard)
MR Magneto-resistiv
(spez. Technik fuer HDD Lesekoepfe)
ms Milisekunde
(10^-3 s)
MTBF Mean Time Between
Failure (Mittlere Zeit bis zum Defekt)
ns Nanosekunde
(10^-9 s)
NTFS New Technology
File System (Dateisystem von Windows NT)
PCI Peripheral
Component Interconnect (schnelles Bussystem)
PD Peak
Detection
PFA Predictive
Failure Analysis (TM)
PIO Programmed
I/O (z.B. (E)IDE Transfer laeuft ueber PIO)
PRML Partital Response
Maximum Likelihood (HDD Lesetechnik)
QIC Quarter Inch
Cartridge (Streamercassetten Standard)
RAID Redundant Array
of Inexpensive Disks
RLL Run Length
Limited (alter Festplattenstandard)
rpm rotations
per minute (Umdrehungen pro Minute)
SASI Shugart Associates
System Interface
SCAM SCSI Configures
Automatically ('Plug and Play SCSI')
SCSI Small Computer
Systems Interface
SDMS SCSI Device Management
System
SL Slave
SMART Self Monitoring, Analysis
and Reporting Technology
SPT Sectors per
track (Sektoren pro Spur)
VFAT Virtual FAT (FAT
Erweiterung, in WfW 3.11 und Win 95)
XCHS Extended Cylinder-Head-Sector
ZBR Zone Bit
Recording
Zoll 1 Zoll = 2.54
cm
6.2 *Bezugsquellen*
- PC POWER BBS Fido 2:241/1050:
Datei
Beschreibung
----------------------------------------------------------
HDBENCH.ZIP
c't HDBENCH
H2BENCH.ZIP
c't HDBENCH Version 2.0
ATBUS.ZIP
die ATBUS Liste (s.u.)
- c't Mailbox: analog unter 0511/5352-301
ISDN unter 0511/5352-351
- MR BIOS: Microid Research http://www.mrbios.com
- Mailboxen von Festplatten-/SCSI Hostadapter-Herstellern:
Adaptec GmbH
089/456440618
Conner Peripherals
089/9613734
El Datentechnik (fuer WD) 0711/5207385
IBM
07034/63250
ICP Vortex
07131/597215
IOmega GmbH
0761/4504444
Maxtor Europe GmbH
089/963131
Micropolis GmbH
089/8595096
NEC Deutschland GmbH 089/31601218
Quantum
069/95076745
Seagate Technology
089/1409331
Western Digital
089/92200660 http://www.wdc.com
- (E)IDE Kompatibilitaets-Probleme:
In dem Fido Echo STORAGE.GER wird regelmaessig von Sepp
Lindinger eine
Liste zueinander kompatibler Festplatten gepostet. Info
von Sepp dazu:
"Die Liste ist akt. bei "Pockinger Light" mit Magic "ATBUS"
zu
requesten. Nodenummern: 2:2494/27, 2:2494/28.
Aenderungen und
Ergaenzungen bitte an mich (Sepp Lindinger, 2:2494/28.28),
nicht an
meinen Boss."
ENDE DER FAQ
---Rechte: PC POWER GmbH, Holger Ehlers@2:241/1050 aka 2:241/1020.20---
--- Weitergabe mit Copyright erlaubt ---