Обновлено: 21.11.2024

Структура массовой памяти

Диски могут быть подключены либо непосредственно к определенному хосту (локальный диск), либо к сети.

10.3.1 Хранилище, подключенное к хосту

• Доступ к локальным дискам осуществляется через порты ввода-вывода, как описано ранее.
• Наиболее распространенными интерфейсами являются IDE или ATA, каждый из которых поддерживает до двух дисков на хост-контроллер.
• SATA похож на более простые кабели.
• На рабочих станциях высокого класса или других системах, которым требуется большее количество дисков, обычно используются диски SCSI:
  • Стандарт SCSI поддерживает до 16 целей на каждой шине SCSI, одна из которых обычно является хост-адаптером, а остальные 15 могут быть дисками или ленточными накопителями.
  • Целью SCSI обычно является один диск, но стандарт также поддерживает до 8 устройств в каждой цели. Обычно они используются для доступа к отдельным дискам в массиве RAID. (см. ниже.)
  • Стандарт SCSI также поддерживает несколько хост-адаптеров на одном компьютере, т. е. несколько шин SCSI.
  • Современные усовершенствования SCSI включают «быструю» и «широкую» версии, а также SCSI-2.
  • Кабели SCSI могут состоять из 50 или 68 проводников. Устройства SCSI могут быть как внешними, так и внутренними.
  • Дополнительную информацию об интерфейсе SCSI см. в Википедии.
  • Большая коммутируемая структура с 24-битным адресным пространством. Этот вариант позволяет нескольким устройствам и нескольким хостам соединяться друг с другом, формируя основу для сетей хранения данных, SAN, которые будут обсуждаться в следующем разделе.
  • Арбитражный цикл, FC-AL, который может адресовать до 126 устройств (приводов и контроллеров).

  10.3.2 Сетевое хранилище

  • Сетевое хранилище подключает устройства хранения к компьютерам с помощью удаленного вызова процедур, RPC, интерфейса, обычно с чем-то вроде монтирования файловой системы NFS. Это удобно для предоставления нескольким компьютерам в группе общего доступа и соглашений об именах для общего хранилища.
  • NAS может быть реализован с использованием кабелей SCSI илиISCSIиспользует интернет-протоколы и стандартные сетевые подключения, обеспечивая удаленный удаленный доступ к общим файлам.
  • NAS позволяет компьютерам легко совместно использовать хранилище данных, но, как правило, менее эффективно, чем стандартное хранилище, подключенное к хосту.

  10.3.3 Сеть хранения данных

  • Сеть хранения данных, SAN, соединяет компьютеры и устройства хранения в сети, используя протоколы хранения вместо сетевых протоколов.
  • Одним из преимуществ этого является то, что доступ к хранилищу не ограничивает обычную пропускную способность сети.
  • SAN очень гибкая и динамичная система, позволяющая подключать и отключать хосты и устройства на лету.
  • SAN также можно контролировать, разрешая ограниченный доступ к определенным хостам и устройствам.

  10.4 Планирование дисков

  • Как упоминалось ранее, скорость передачи данных на диск ограничивается главным образом временем поиска и задержкой вращения. Когда необходимо обработать несколько запросов, также возникает некоторая задержка в ожидании другие запросы, подлежащие обработке.
  • Пропускная способность измеряется объемом переданных данных, разделенным на общее количество времени от первого запроса до завершения последней передачи (для серии запросов к диску).
  • Пропускную способность и время доступа можно улучшить, обрабатывая запросы в правильном порядке.
  • К дисковым запросам относятся адрес диска, адрес памяти, количество секторов для передачи, а также тип запроса для чтения или записи.

  10.4.1 Планирование FCFS

  • По принципу "первым пришел - первым обслужен" – это просто и по сути справедливо, но не очень эффективно. Рассмотрим в следующей последовательности резкий скачок от 122-го к 14-му цилиндру, а затем обратно к 124-му:

  10.4.2 Планирование SSTF

  Планирование
  • Сначала самое короткое время поиска является более эффективным, но может привести к зависанию, если постоянный поток запросов поступает для одной и той же общей области диска.
  • SSTF сокращает общее количество перемещений головки до 236 цилиндров по сравнению с 640, необходимыми для того же набора запросов в FCFS. Обратите внимание, однако, что расстояние можно еще уменьшить до 208, начав с 37, а затем с 14 перед обработкой остальных запросов.

  10.4.3 Планирование сканирования

  • Алгоритм SCAN, также известный как алгоритм лифта, перемещается взад и вперед от одного конца диска к другому, подобно лифту, обрабатывающему запросы в высотном здании.
  • Согласно алгоритму SCAN, если запрос поступает прямо перед движущейся головкой, то он будет обработан сразу же, но если он поступает сразу после прохождения головки, то ему придется ждать, пока головка не пройдет мимо движущейся головки. другой путь на обратном пути. Это приводит к довольно большому разбросу времени доступа, который можно улучшить.
  • Рассмотрите, например, когда головка достигает верхней части диска: запросы с большими номерами цилиндров просто не попали в проходящую головку, что означает, что все они являются относительно недавними запросами, тогда как запросы с низкими номерами могли ожидать гораздо большее время. Сканирование возврата от высокого уровня к низкому приводит к тому, что в первую очередь обращаются к недавним запросам, а более старые запросы заставляют ждать намного дольше.

  10.4.4 Планирование C-SCAN

  • Алгоритм Circular-SCAN улучшает алгоритм SCAN, обрабатывая все запросы в виде циклической очереди. Как только головка достигает конца диска, она возвращается на другой конец, не обрабатывая никаких запросов, и затем снова начинается с начала диска:

  12.4.5 Планирование просмотра

  Планирование
  • LOOK совершенствует SCAN, просматривая очередь ожидающих запросов и не перемещая головки дальше к концу диска, чем это необходимо. На следующей диаграмме показана круглая форма LOOK:

  10.4.6 Выбор алгоритма планирования дисков

  • При очень низкой нагрузке все алгоритмы одинаковы, поскольку обычно обрабатывается только один запрос за раз.
  • Для немного больших нагрузок SSTF обеспечивает лучшую производительность, чем FCFS, но может привести к зависанию, когда нагрузки становятся достаточно большими.
  • Для более загруженных систем алгоритмы SCAN и LOOK устраняют проблемы голодания.
  • На самом деле оптимальный алгоритм может быть даже более сложным, чем обсуждаемые здесь, но постепенные улучшения, как правило, не стоят дополнительных затрат.
  • Некоторое улучшение общего времени доступа к файловой системе может быть достигнуто за счет интеллектуального размещения информации о каталогах и/или индексных дескрипторах. Если эти структуры размещаются в середине диска, а не в начале диска, то максимальное расстояние от этих структур до блоков данных уменьшается до половины размера диска. Если эти структуры могут быть дополнительно распределены и, кроме того, их блоки данных будут храниться как можно ближе к соответствующим структурам каталогов, то это еще больше сократит общее время, необходимое для поиска номеров дисковых блоков и последующего доступа к соответствующим блокам данных.
  • На современных дисках задержка вращения может быть почти такой же значительной, как и время поиска, однако операционная система не может это учитывать, потому что современные диски не раскрывают свои внутренние схемы сопоставления секторов (особенно когда сбойные блоки имеют были переназначены на запасные сектора. )
    • Некоторые производители дисков предусматривают алгоритмы планирования дисков непосредственно на своих дисковых контроллерах (которые знают фактическую геометрию диска, а также любое переназначение), поэтому, если с компьютера на контроллер отправляется серия запросов, эти запросы могут быть обработаны в оптимальном порядке.
    • К сожалению, ОС должна учитывать некоторые факторы, выходящие за рамки возможностей встроенных алгоритмов планирования дисков, например приоритеты одних запросов над другими или необходимость обработки определенных запросов в определенном порядке. . По этой причине в определенных ситуациях операционные системы могут предпочесть подавать запросы к контроллеру диска по одному за раз.

    10.5 Управление дисками

    105.1 Форматирование диска

    • Прежде чем диск можно будет использовать, его необходимо отформатировать на низком уровне, что означает создание всех заголовков и трейлеров, обозначающих начало и конец каждого сектора. В заголовок и окончание включены линейные номера секторов и коды исправления ошибок, ECC, которые позволяют не только обнаруживать поврежденные сектора, но и во многих случаях восстанавливать поврежденные данные (в зависимости от от степени повреждения. ) Размер сектора традиционно составляет 512 байт, но может быть больше, особенно на больших дисках.
    • Вычисление ECC выполняется при каждом чтении или записи диска, и если обнаружено повреждение, но данные можно восстановить, то произошла мягкая ошибка. Мягкие ошибки обычно обрабатываются встроенным контроллером диска и никогда не отображаются ОС. (см. ниже.)
    • После низкоуровневого форматирования диска следующим шагом будет его разделение на один или несколько отдельных разделов. Этот шаг необходимо выполнить, даже если диск будет использоваться как один большой раздел, чтобы можно было записать таблицу разделов в начало диска.
    • После разделения файловые системы должны быть логически отформатированы, что включает в себя размещение информации о главном каталоге (таблица FAT или структура inode), инициализацию списков свободных мест и создание как минимум корневого каталога файловая система. (Разделы диска, которые должны использоваться в качестве необработанных устройств, логически не форматируются. Это экономит накладные расходы и дисковое пространство структуры файловой системы, но требует, чтобы прикладная программа управляла своими собственными требованиями к дисковому пространству.)

    10.5.2 Загрузочный блок

    • ПЗУ компьютера содержит программу начальной загрузки (независимую от ОС) с достаточным количеством кода, чтобы найти первый сектор на первом жестком диске на первом контроллере, загрузить этот сектор в память и передать управление Это. (Программа начальной загрузки ПЗУ может просматривать дисководы гибких дисков и/или компакт-дисков перед доступом к жесткому диску, и она достаточно умна, чтобы распознать, нашла ли она действительный загрузочный код или нет.)
    • Первый сектор на жестком диске известен как Главная загрузочная запись, MBR и содержит очень небольшой объем кода в дополнение к таблице разделов. таблица разделов документирует, как диск разбит на логические диски, и конкретно указывает, какой раздел является активным или загрузочным.
    • Затем программа загрузки обращается к активному разделу, чтобы найти операционную систему, возможно, попутно загружая более крупную или более сложную программу загрузки.
    • В системе с двойной загрузкой (или более крупной системой с несколькими загрузками) пользователю может быть предоставлен выбор операционной системы для загрузки, а в случае отсутствия ответ в течение определенного периода времени.
    • Как только загрузочная программа находит ядро, оно загружается в память, а затем управление передается ОС. Ядро обычно продолжает процесс загрузки, инициализируя все важные структуры данных ядра, запуская важные системные службы (например, сетевые демоны, sched, init и т. д.) и, наконец, предоставляя одно или несколько приглашений для входа в систему. Варианты загрузки на этом этапе могут включать однопользовательский, также известный как обслуживание или безопасный режимы, в которых запускается очень мало системных служб. Эти режимы разработаны для системных администраторов для устранения проблем или иного обслуживания системы.

    10.5.3 Плохие блоки

    • Ни один диск не может быть изготовлен на 100 %, и все физические объекты со временем изнашиваются. По этим причинам все диски поставляются с несколькими поврежденными блоками, и можно ожидать, что дополнительные блоки со временем будут медленно портиться. Если большое количество блоков выйдет из строя, то потребуется заменить весь диск, но с некоторыми из них можно справиться другими способами.
    • Раньше сбойные блоки нужно было проверять вручную. Форматирование диска или запуск определенных инструментов анализа диска выявит плохие блоки и попытается прочитать данные с них в последний раз путем повторных попыток. Затем плохие блоки будут обозначены и выведены из эксплуатации в будущем. Иногда данные удавалось восстановить, а иногда они терялись навсегда. (Инструменты анализа диска могут быть как деструктивными, так и недеструктивными.)
    • Современные контроллеры дисков гораздо эффективнее используют коды исправления ошибок, так что поврежденные блоки могут быть обнаружены раньше, а данные, как правило, восстанавливаются. (Напомним, что блоки проверяются при каждой записи, а также при каждом чтении, поэтому часто ошибки могут быть обнаружены до завершения операции записи, и вместо этого данные просто записываются в другой сектор.)
    • Обратите внимание, что повторное сопоставление секторов с их обычной линейной последовательностью может нарушить оптимизацию планирования дисков ОС, особенно если замещающий сектор физически находится далеко от заменяемого сектора. По этой причине большинство дисков обычно содержат несколько запасных секторов на каждом цилиндре, а также по крайней мере один запасной цилиндр. Когда это возможно, сбойный сектор будет сопоставлен с другим сектором на том же цилиндре или, по крайней мере, с максимально близким цилиндром. Также может быть выполнено проскальзывание сектора, при котором все замещающий сектор перемещается на единицу вниз, чтобы можно было сохранить линейную последовательность номеров секторов.
    • Если данные в поврежденном блоке не могут быть восстановлены, значит, произошла серьезная ошибка, которая требует замены файлов из резервных копий или их восстановления с нуля.

    10.6 Управление пространством подкачки

    • Современные системы обычно заменяют страницы по мере необходимости, а не целые процессы. Следовательно, система подкачки является частью системы управления виртуальной памятью.
    • Очевидно, что управление пространством подкачки является важной задачей для современных операционных систем.

    10.6.1 Использование пространства подкачки

    • Объем пространства подкачки, необходимый ОС, сильно различается в зависимости от того, как оно используется.Некоторым системам требуется объем, равный физической оперативной памяти; некоторые хотят кратно этому; некоторые хотят объем, равный объему, на который виртуальная память превышает объем физической ОЗУ, а некоторые системы используют мало или вообще не используют!
    • Некоторые системы поддерживают несколько областей подкачки на отдельных дисках, чтобы ускорить систему виртуальной памяти.

    10.6.2 Место подкачки

    • Как большой файл, являющийся частью обычной файловой системы. Это легко реализовать, но неэффективно. Мало того, что доступ к пространству подкачки должен осуществляться через систему каталогов, файл также подвержен проблемам фрагментации. Кэширование местоположения блока помогает найти физические блоки, но это не полное решение.
    • Как необработанный раздел, возможно, на отдельном или малоиспользуемом диске. Это позволяет ОС лучше контролировать управление пространством подкачки, что обычно происходит быстрее и эффективнее. Фрагментация пространства подкачки, как правило, не представляет большой проблемы, так как пространство повторно инициализируется каждый раз при перезагрузке системы. Недостаток сохранения пространства подкачки на необработанном разделе заключается в том, что его можно увеличить только путем переразметки жесткого диска.

    12.6.3 Управление пространством подкачки: пример

    • Исторически операционные системы заменяли целые процессы по мере необходимости. Современные системы подкачивают только отдельные страницы и только по мере необходимости. (Например, блоки кода процесса и другие блоки, которые не были изменены с тех пор, как они были первоначально загружены, обычно просто освобождаются из системы виртуальной памяти, а не копируются в пространство подкачки, потому что быстрее снова найти их в файловой системе и прочитать их обратно оттуда, чем записывать их в пространство подкачки, а затем читать их обратно. )
    • В показанной ниже системе сопоставления для систем Linux карта пространства подкачки хранится в памяти, где каждая запись соответствует блоку размером 4 КБ в пространстве подкачки. Нули указывают на свободные слоты, а не нули указывают на то, сколько процессов имеют сопоставление с этим конкретным блоком ( >1 только для общих страниц. )

    
    Рисунок 10.10 – Структуры данных для подкачки в системах Linux.

    Магнитный диск — это запоминающее устройство, использующее процесс намагничивания для записи, перезаписи и доступа к данным. Он покрыт магнитным покрытием и хранит данные в виде дорожек, пятен и секторов. Жесткие диски, zip-диски и гибкие диски являются распространенными примерами магнитных дисков.

    Techopedia объясняет магнитный диск

    Магнитный диск в основном состоит из вращающейся магнитной поверхности (называемой диском) и механического рычага, который перемещается по нему. Вместе они образуют «гребенку». Механическая рука используется для чтения и записи на диск. Данные на магнитном диске считываются и записываются с использованием процесса намагничивания.

    Диск продолжает вращаться с высокой скоростью, в то время как головка руки движется по его поверхности. Поскольку все устройство герметично, голова плавает в тонкой воздушной пленке. Когда на головку подается небольшой ток, крошечные точки на поверхности диска намагничиваются, и данные сохраняются. И наоборот, к этим крошечным точкам на диске может подаваться слабый ток, когда головке нужно считать данные.

    Данные организованы на диске в виде дорожек и секторов, где дорожки — это круговые деления диска. Треки дополнительно делятся на сектора, которые содержат блоки данных. Все операции чтения и записи на магнитный диск выполняются по секторам. Плавающие головки требуют очень точного управления для чтения/записи данных из-за близости дорожек.

    Ранним устройствам не хватало точности современных устройств, и они позволяли размещать на каждом диске только определенное количество дорожек. Большая точность головок позволила гораздо большему количеству дорожек быть плотно упакованными в последующих устройствах. Вместе с изобретением RAID (избыточный массив недорогих дисков) — технологии, объединяющей несколько дисков, емкость хранилища более поздних устройств год от года увеличивалась.

    Магнитные диски традиционно использовались в качестве дополнительных запоминающих устройств в компьютерах и десятилетиями представляли собой основную технологию. С появлением твердотельных накопителей (SSD) магнитные диски перестали считаться единственным вариантом, но по-прежнему широко используются.

    Первый магнитный жесткий диск, созданный IBM в 1956 году, представлял собой большую машину, состоящую из 50 21-дюймовых (53-сантиметровых) дисков. Несмотря на свой размер, он мог хранить всего 5 мегабайт данных. С тех пор магнитные диски увеличили свою емкость во много раз, а их размер соответственно уменьшился.

    Размер современных жестких дисков составляет всего около 3,5 дюймов (около 9 см), а их емкость легко достигает одного или более терабайт. Та же участь постигла и дискеты, размер которых сократился с исходных 8 дюймов в конце 60-х до гораздо меньших 3,5 дюймов в начале 90-х.Однако гибкие диски со временем устарели после появления компакт-дисков в конце 1990-х годов и теперь почти полностью исчезли.

    Головка "чтение-запись" летает прямо над каждой поверхностью на каждом диске.
    1. Головки прикреплены к дисковому рычагу, который перемещает все головки как единое целое.

    <р>2. Поверхность пластины разделена на круглые дорожки, которые подразделяются на сектора.
    <р>3. Набор дорожек, находящихся в положении ОДНА РУКА, составляет цилиндр

    На диске тысячи цилиндров, и каждая дорожка состоит из тысяч секторов.

    Когда диск используется, двигатель привода вращает его с высокой скоростью. Обычные диски могут передавать несколько мегабайт данных в секунду, а время поиска/задержка вращения составляет несколько мс.

    Ленты бесполезны для массового хранения, НО они используются для резервного копирования или информации, используемой не так часто.

    Лента хранится в катушке и наматывается/перематывается через головку чтения-записи.

    Эти блоки представляют собой наименьшую единицу передачи (512 байт). Эти логические блоки последовательно отображаются на сектора диска.

    Сектор 0 — это ПЕРВЫЙ сектор ПЕРВОЙ дорожки на самом внешнем цилиндре. Отображение проходит через эту дорожку и через остальные дорожки в цилиндре. Затем через остальную часть цилиндра от самого внешнего к самому внутреннему.

    Мы преобразовываем номер логического блока В дисковый адрес, состоящий из:
    1. Цилиндр
    2. Номер дорожки в этом цилиндре
    3. Номер сектора в этой дорожке

    Это сложно сделать, потому что количество секторов на дорожке НЕ является постоянным.

    Чем дальше дорожка ОТ центра диска, тем БОЛЬШЕ ее длина и тем больше секторов она может вместить.

    По мере перехода от внешних зон к внутренним количество секторов на дорожке уменьшается.

    Трекеры в самой внешней зоне содержат на 40 % больше секторов, чем треки в самой внутренней зоне.

    Диск увеличивает скорость вращения по мере того, как головка перемещается с внешних дорожек на внутренние, чтобы сохранить ту же скорость передачи данных под головкой.

    Диск для гибких дисков, также известный как дискета, представляет собой съемный магнитный носитель информации, который позволяет записывать данные.

    Связанные термины:

    Скачать в формате PDF

    Об этой странице

    Дополнительное хранилище

    ХАРВИ М. ДЕЙТЕЛЬ, БАРБАРА ДЕЙТЕЛЬ, Введение в обработку информации, 1986 г.

    Диски

    Дискеты , иногда называемые гибкими дисками или дискетами, могут хранить от нескольких сотен тысяч до нескольких миллионов символов информации (рис. 6-17 и 6-18). Дисководу гибких дисков требуется всего около одной десятой секунды, чтобы получить любой фрагмент данных напрямую. Небольшой размер диска и его низкая стоимость (всего несколько долларов каждый) помогли породить революцию в области персональных компьютеров в конце 1970-х годов.

    Сердцем гибкого диска или дискеты является круг из магнитного материала ( рис. 6-19 ). Информация записывается кольцевыми дорожками, в свою очередь разделенными на клиновидные сектора (рис. 6-20). Аппаратное обеспечение предназначено для доступа к диску по номеру сектора. Диски могут быть с жесткими или мягкими секторами. На дисках с жесткими секторами сектора физически отмечены серией отверстий около центра диска. На дисках с мягкими секторами расположение секторов записывается на диск магнитным способом. Запись информации об этом секторе называется форматированием или инициализацией диска.

    Рисунок 6-19. Внутри протектора гибкого диска находится сам круглый диск и специальная ткань, которая амортизирует и очищает диск.

    Рисунок 6-20. Здесь данные записываются блоками одинакового размера, называемыми секторами.

    До изобретения гибких дисков компанией Shugart Associates в 1972 году в персональных компьютерах использовались небольшие кассеты ( рис. 6-21 ), которые не обладают ни скоростью, ни надежностью, необходимыми компьютерным системам. Дискеты настолько надежны, что некоторые производители удостоверяют, что их диски не содержат ошибок на момент покупки и останутся безошибочными в течение 10 миллионов проходов под головкой чтения/записи (см. также рисунки 6-22 и 6-23).

    Рисунок 6-21. Кассеты и картриджи с лентой.

    Рисунок 6-22. Флоппи-дисководы надежны и требуют минимального обслуживания. Здесь оператор вставляет в дисковод специальную чистящую дискету. Весь процесс занимает всего несколько минут примерно раз в месяц.

    Рисунок 6-23. Для хранения гибких дисков доступно множество типов запоминающих устройств.

    Управление файлами

    Уильям Дж. Бьюкенен (BSc, CEng, PhD) в области разработки программного обеспечения для инженеров, 1997 г.

    32.2.3 Форматирование диска

    Для хранения файлов дискета должна быть отформатирована. Некоторые диски предварительно форматируются при покупке, но другие требуют форматирования перед использованием. Будьте осторожны при форматировании диска, так как текущее содержимое диска будет стерто.

    Чтобы отформатировать диск, сначала вставьте его в дисковод. Затем выберите в меню Дискдиск→Форматировать диск…, как показано на рис. 32.5. Когда это выбрано, Windows запросит у пользователя диск, в который был введен диск, и емкость диска. По умолчанию это, вероятно, будет установлено на A: и 1,44 МБ (для 3,5-дюймового дисковода гибких дисков на диске A:) соответственно. Если диск отличается от используемого по умолчанию или его формат отличается, измените параметры, вытащив параметры «Диск» или «Емкость».

    На рис. 32.6 показаны основные этапы форматирования диска. Сначала запрашиваются емкость диска и имя диска. Если они правильные, выбирается кнопка OK. Затем появится окно «Форматировать диск». В этом окне отображается текущий статус операции форматирования диска (от 0 до 100% завершения). По завершении появится окно с сообщением Создание корневого каталога. После этого отображается емкость отформатированных дисков, и пользователю предлагается указать, следует ли форматировать другой диск. Если форматирование больше не требуется, то выбирается вариант «Нет», в противном случае выбирается «Да». Обратите внимание, что для отмены процесса форматирования можно выбрать параметр «Отмена» в любом из окон состояния форматирования.

    Рисунок 32.6. Форматирование гибкого диска

    Компьютеры и их применение

    4.12.6 Дискета

    Одним из основных упрощений в конструкции системы гибких дисков является расположение головки чтения/записи. Он соприкасается с поверхностью диска во время операций чтения / записи и втягивается в противном случае. Эта особенность, а также выбор покрытия диска и нагрузка на головку давлением таковы, что при частоте вращения 360 об/мин износ записывающей поверхности минимален. Однако со временем износ и, следовательно, частота ошибок таковы, что дискету, возможно, придется заменить, скопировав информацию на новую дискету.

    Емкость варьируется от 256 килобайт у самых ранних приводов, которые записывают только на одну поверхность дискеты, до цифры более 2 мегабайт на более поздних устройствах, в большинстве из которых используются обе поверхности дискеты. Время доступа, вызванное довольно медленным механизмом позиционирования головы с использованием шагового двигателя, находится в диапазоне 100-500 мс. Скорость передачи ниже 300 килобайт в секунду.

    Еще одно упрощение относится к элементам управления оператора. Как правило, нет переключателей или индикаторов состояния, простое действие по перемещению заслонки на передней части дисковода для загрузки или извлечения дискеты является единственным действием оператора. Двигатель диска вращается все время, пока присутствует диск.

    Оптическая обработка информации

    VI.C.3.a Оптические диски

    Сегодня магнитные жесткие диски и дискеты широко используются в электронных компьютерах. Относительно новым носителем для хранения данных являются оптические диски, на которых информация записывается и считывается лазерным лучом. Основным преимуществом оптических дисков является их высокая емкость. Небольшой 3,5- или 5,5-дюймовый. Оптический диск способен хранить от 30 до 200 Мбайт информации.

    Оптические диски бывают двух типов: диски только для чтения и диски для чтения и записи (стираемые). Первый тип полезен для архивного хранения и хранения данных или инструкций, которые не нужно изменять. Во втором типе записанные данные могут быть стерты или изменены. Этот тип памяти необходим для временного хранения данных, например, в цифровых вычислениях. Некоторыми из материалов, используемых для нестираемых дисков, являются теллур, галогенид серебра, фоторезисты и фотополимеры. Среди материалов-кандидатов для стираемых дисков наиболее перспективными являются три группы. Это магнитооптические материалы, материалы с фазовым переходом и термопластические материалы.

    Оптические диски теперь используются в некоторых моделях персональных компьютеров, и ожидается, что они станут более распространенными. Кроме того, оптические диски использовались для архивного хранения. Две такие системы были разработаны и установлены RCA для NASA и Rome Air Development Center в 1985 году. Это оптические дисковые «музыкальные автоматы», которые обеспечивают прямой доступ к любой части хранимых данных размером 10 13 бит в течение 6 с. Эти системы имеют картриджный модуль хранения, который содержит 125 оптических дисков, каждый из которых имеет емкость хранения 7,8 × 10 10 бит. Этот размер хранилища превышает емкость, доступную в настоящее время для других технологий.

    АНАЛИЗ ТЕПЛОВЫХ ЭФФЕКТИВНОСТЕЙ ДЛЯ ОДИННАДЦАТИ ДОМОВ С ПАССИВНЫМИ СОЛНЕЧНЫМИ И ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИМИ СРЕДСТВАМИ В КАЛИФОРНИИ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ КОНТРОЛЯ ЗА ОДИН ГОД

    Сухбир Махаджан , . Патрик Моранди, пассивная и низкоэнергетическая архитектура, 1983 г.

    КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

    Почасовые данные с кассет были перенесены на дискеты и девятидорожечные ленты для обработки и построения графиков с использованием других компьютерных носителей.Одним из первых шагов в обработке данных было построение выходных данных различных датчиков за период от трех до пяти дней в зимние и летние месяцы. Эти графики предоставляют качественную информацию о производительности домов. В качестве примера на рис. 3 показаны графики четырех датчиков из дома в Санта-Барбаре для двух ясных дней, за которыми следовал пасмурный день в январе. На этом графике показано, как пассивная солнечная система стены Тромба реагирует на солнечные входы, зарядку и разрядку тепловой массы и деятельность жильцов. Двойные пики на графике внутренней температуры возникают, во-первых, из-за солнечного излучения, а во-вторых, из-за действий жильцов, таких как приготовление пищи и использование приборов, а также из-за задержанного теплового импульса от стены Тромба. Как и ожидалось, тепловой импульс через стену Тромба приходит примерно через 8 часов после пикового солнечного притока. Переход от двух солнечных дней к пасмурному довольно хороший и обусловлен в основном экспоненциальным спадом температуры тепловой массы стенки Тромба. Другими качественными графиками, которые используются таким образом, являются ежедневные графики максимальной и минимальной температуры и гистограммы внутренних «бинарных» температурных столбцов. При таком уровне информации возможно хорошее представление о том, как дом эксплуатировался, и качественное понимание производительности.

    Рис. 3 . Почасовой график четырех датчиков в доме Стены Тромбе в Санта-Барбаре.

    Дизайн материнской платы

    Уильям Бьюкенен, бакалавр наук (с отличием), CEng, PhD, компьютерные автобусы, 2000 г.

    5.1.4 82091AA (АИП)

    Рисунок 5.3. API IC

    Рисунок 5.4. Соединения между TXC, PIIX3 и AIP

    IRQ3 — дополнительный последовательный порт (COM2/COM4).

    IRQ4 — основной последовательный порт (COM1/COM3).

    RQ6 — контроллер гибких дисков.

    IRQ7 — параллельный порт (LPT 1).

    Компьютеры

    Диски

    Большинство компьютеров имеют три типа дисководов. Дисковод хранит данные на тонком гибком пластиковом диске, покрытом с одной или с обеих сторон магнитной пленкой. Хотя сам диск является гибким, а ранние диски были заключены в тонкие картонные обложки, в настоящее время большинство дисков заключено в жесткую пластиковую обложку. На крышке есть металлическая шторка, которая автоматически сдвигается назад, когда диск вставляется в дисковод, открывая часть поверхности диска для магнитной головки.

    Принцип тот же, что и при записи музыки на цифровую аудиокассету. Основное отличие состоит в том, что данные записываются на 40 концентрических дорожек, а магнитная головка перемещается радиально для чтения или записи каждой дорожки. Каждая дорожка разделена на сектора, каждый из которых предназначен для одной конкретной программы или набора данных. Для более длинных программ или таблиц данных может потребоваться более одного сектора. На диске есть дорожка каталога, сообщающая компьютеру, в какой дорожке и секторе искать каждый блок хранимых данных, и магнитная головка может переходить от дорожки к дорожке и от сектора к сектору, находя необходимую информацию. Обычная дискета может хранить до 1,4 МБ данных.

    Данные могут считываться со скоростью несколько сотен бит в секунду, но сначала диск необходимо разогнать до полной скорости (360 об/мин), а магнитную головку переместить на нужную дорожку и сектор. Типичное время доступа составляет 200 миллисекунд, что намного меньше, чем время доступа к ОЗУ или ПЗУ, которое составляет от 25 до 150 наносекунд.

    Жесткий диск имеет один или несколько дисков, подключенных к одному шпинделю. Диски изготовлены из немагнитного металла и покрыты с двух сторон магнитной пленкой. Принцип хранения тот же, но магнитные головки намного ближе к пленке. Это связано с тем, что диски вращаются с очень высокой скоростью (около 3600 оборотов в минуту). Это приводит к возникновению тонкого слоя движущегося воздуха вблизи поверхности диска, в котором магнитная головка «плавает», фактически не соприкасаясь с диском. Поскольку головка расположена ближе к диску, можно записывать данные более плотно: дорожки расположены ближе друг к другу, а записываемые биты — ближе друг к другу, чем на гибком диске. Следовательно, типичный жесткий диск хранит несколько гигабайт (тысячи миллионов байт). Еще одним преимуществом жесткого диска является то, что высокая скорость вращения сокращает время доступа примерно до 20 миллисекунд. Поскольку головка находится очень близко к поверхности диска, важно исключить попадание частиц пыли или дыма. Жесткие диски опломбированы во время производства и обычно не могут быть открыты пользователем.

    Приводы компакт-дисков очень похожи на проигрыватели компакт-дисков и работают по тем же принципам. По сути, они способны воспроизводить обычные музыкальные компакт-диски через звуковую карту компьютера. Информация, хранящаяся на компакт-диске, представляет собой просто последовательность нулей и единиц. Он может представлять музыкальные звуки, но с таким же успехом может использоваться для хранения информации другого рода. С вычислительной точки зрения, компакт-диск хранит около 600 мегабайт данных.Компакт-диски в значительной степени заменили дискеты в качестве носителя для распространения программного обеспечения. Большинство современных программ слишком длинные, чтобы поместиться на дискету, и у них есть и другие преимущества. На компакт-диск не действуют паразитные магнитные поля, которые могут так легко стереть данные с гибкого диска. Кроме того, производство компакт-дисков намного дешевле, чем дискет, поэтому они идеально подходят для крупномасштабного распространения, например, для обложек компьютерных и других журналов.

    Как и жесткие диски, приводы компакт-дисков достаточно быстры, чтобы их можно было использовать в качестве запоминающих устройств для компьютеров, при этом доступ к данным осуществляется прямо с компакт-диска. Основное отличие состоит в том, что компакт-диски являются постоянной памятью (CD-ROM). Однако приводы для записи компакт-дисков можно использовать со специальными дисками CD-R для записи (но не перезаписи) данных и их воспроизведения столько раз, сколько необходимо. Компакт-диски широко используются в мультимедийных технологиях. Диск может хранить текст, компьютерные программы, фотографии и диаграммы, движущиеся изображения и звук. К ним можно получить доступ и загрузить в компьютер практически мгновенно. Очень сложные игры с потрясающей графикой теперь доступны на компакт-дисках, но более серьезные приложения этой технологии включают образовательные и справочные диски.

    Архитектура компьютера

    Магнитный диск памяти

    Память на магнитных дисках используется для реализации жестких дисков, стандартных гибких дисков и гибких дисков высокой плотности (например, дисковода Zip, дисковода Super). Жесткие диски являются наиболее часто используемыми вторыми устройствами памяти из-за их низкой стоимости, высокой скорости и большой емкости. Жесткие диски — это запоминающие устройства, которые позволяют считывать и записывать с магнитных носителей; они состоят из одного или нескольких тонких дисков с магнитным покрытием, позволяющим записывать данные. Поверхность записи разделена на концентрические дорожки, а каждая дорожка разделена на сегменты, называемые секторами. Набор дорожек в данном радиальном положении называется цилиндром. Затем один или несколько дисков устанавливаются на шпиндель и вращаются с постоянной скоростью. Для доступа к данным требуется двухэтапный процесс. Сначала головка чтения/записи перемещается по вращающемуся диску к направляющей дорожке. Затем головка ждет, пока правый сектор не окажется под ней, и выполняется чтение/запись. Описания запоминающих устройств на магнитных дисках даны следующим образом:

    Как уже говорилось, жесткий диск является наиболее часто используемым запоминающим устройством. Размер современных жестких дисков может варьироваться от 14 дюймов (используются в старых мэйнфреймах) до 1,8 дюйма (используются в ноутбуках и портативных компьютерах). Наиболее типичный размер, используемый в ПК, составляет 3,5 дюйма, а в ноутбуках - от 1,8 до 2,5 дюйма. Скорость вращения также зависит от используемого интерфейса (подробнее обсуждается в разделе об интерфейсе шины). Для интерфейса встроенной электроники привода (IDE) скорость варьируется от 4500 до 7200 об/мин. Для интерфейса небольших компьютерных систем (SCSI) скорость может достигать 10 800 об/мин. Типичная емкость варьируется от одного гигабайта до десятков гигабайт (1 ГБ равен 230 байтам).

    Диск высокой плотности был впервые представлен в 1995 году. Дискеты высокой плотности, хотя и имеют такой же размер, как и стандартные гибкие диски, имеют размер 3,5 дюйма, но работают намного быстрее и имеют в сто раз большую емкость, чем стандартные гибкие диски. дискеты. Одним из примеров является дисковод Zip производства Iomega. Каждый Zip-диск может хранить до 100 МБ данных. Точно так же Imation, дочерняя компания 3 M, также производит Super disk (также известный как LS 120), который может хранить до 120 МБ данных.

    Съемный жесткий диск используется в производстве мейнфреймов с 1950-х годов. В то время приводной механизм был очень дорогим; следовательно, разные приложения будут использовать разные съемные диски во время выполнения программы. В 1980-х съемный жесткий диск использовался для резервного копирования. Емкость тогда была 44 Мб. В настоящее время съемные диски бывают различной емкости от одного гигабайта до нескольких гигабайт.

    Резервный массив недорогих дисков (RAID) был представлен Дэвидом Паттерсоном и другими исследователями из Калифорнийского университета в Беркли в конце 1980-х годов. Это метод, при котором для хранения данных используются два или более дисков. Данные можно считывать одновременно с более чем одного диска, что повышает производительность. Данные также могут быть разделены между всеми дисками в битах, байтах или блоках. Обычно два или более дисков соединены вместе. Один контроллер можно использовать для подключения дисков, чтобы они работали вместе как один диск. Для дополнительной безопасности можно установить второй интерфейсный контроллер для дублирования дисков и повышения производительности чтения. Основными преимуществами RAID являются повышение надежности и защиты данных в системах хранения данных.

    Читайте также:

      
    • Можно ли зарядить автомобильный аккумулятор от блока питания шуруповерта
      
    • Как удалить диск e
      
    • Как работает дисковод компакт-дисков
      
    • B450m, какие процессоры он поддерживает
      
    • Совместимость процессора Biostar h81mhv3