Đang tải... (xem toàn văn)
Mời các bạn tham khảo Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 9: Bộ nhớ ngoài sau đây để nắm bắt được những kiến thức về đĩa từ, hệ thống file, đĩa quang, băng từ,... Với các bạn chuyên ngành Công nghệ thông tin thì đây là tài liệu hữu ích.
BÀI BỘ NHỚ NGỒI ĐĨA TỪ Đóa từ nhớ thứ cấp phổ dụng Phương pháp truy xuất: trực tiếp Truy xuất nhanh băng từ Có : đóa mềm, đóa cứng Bề mặt đóa phủ vật liệu từ hóa ĐĨA TỪ (tt) Dữ liệu ghi vào hay đọc cuộn dây cảm ứng gọi đầu từ (head) Dữ liệu xếp đóa thành vòng tròn đồng tâm gọi track Track có bề ngang với kích thước đầu từ Giữa track có khoảng ngăn cách Mỗi track có lượng bit lưu trữ => mật độ? Mỗi track chia thành sector, thường có từ 10 đến 100 sector/track, sector có khoảng ngăn cách Có từ 40 đến 100 track mặt đóa Mỗi sector thường có từ 32 đến 1024 byte Đĩa từ (tt) Những Track vật lí nằm đĩa khác nhóm thành Cylinder chúng chia thành Sector Khái niệm Cylinder quan trọng, thông tin đĩa khác Cylinder khơng cần phải dịch chuyển đầu đọc/ghi Sector đơn vị nhỏ đĩa truy cập Ổ đĩa dùng kỹ thuật gọi Zoned-bit recording Track nằm vòng ngồi có nhiều Sector Track nằm bên Đóa từ… Nhận dạng vò trí sector track nào? Phải có điểm đầu track Có cách xác đònh điểm bắt đầu kết thúc sector Giải pháp: dùng thông tin điều khiển => Cần phải đònh dạng đóa (format) trước dùng Ví dụ định dạng đĩa Seagate ST506 Đóa từ… Các đặc trưng Đầu từ cố đònh: có đầu cho track Đầu từ di chuyển: đầu dùng chung cho track Một mặt Hai mặt Nhiều đóa Đóa từ… Đầu từ Winchester Được thiết kế để làm việc gần với mặt đóa, tạo điều kiện tăng dung lượng? Tựa nhẹ lên mặt đóa, đóa quay có áp suất tạo đủ để nâng đầu từ lên tránh ma sát với đóa 10 Đóa từ… Thời gian truy xuất đóa Seek time: thời gian chuyển đầu từ đến track Rotational latency: thời gian chuyển sector đến đầu từ Transmit time: thời gian truyền 11 Đóa từ… Để truy xuất thông tin: Đầu từ phải di chuyển đến track-mất thời gian gọi thời gian tìm kiếm Sector phải quay đầu từ-thời gian để đưa sector đến đầu từ gọi thời gian quay Thời gian truy xuất = ΣTi Thời gian tìm kiếm đóa cứng hành trung bình 10ms (Seagate, Maxtor) Tốc độ quay 5400 vòng/phút 7200 vòng/phút Thời gian quay thường lấy với thời gian quay ½ vòng Thời gian truyền tùy vào tốc độ chuẩn đĩa 12 Đóa từ… Thời gian truy xuất thông tin đóa chậm khoảng 100 000 lần so với truy xuất RAM 13 Hệ thống file Cách tổ chức để xác định xác liệu lưu ổ đĩa cứng Hệ thống File phụ thuộc vào hệ điều hành Ví dụ FAT hệ thống file giới thiệu lần vào năm 1981 với đời MS-DOS Mục đích FAT (File Allocation Table) cung cấp đồ Cluster vị trí vật lí liệu xác định Cylinder, Track Sector, dùng phần cứng điều khiển ổ đĩa FAT 16, FAT 32, NTFS 14 Hệ thống file FAT bao gồm đầu vào File lưu trữ phân vùng ổ cứng địa bắt đầu Cluster File Mỗi Cluster bao gồm nội dung File trỏ tới Cluster chứa nội dung File thông báo kết thúc File : End-Of-File (0xFFFF) để thơng báo Cluster điểm cuối File Ví dụ có 03 File: File1.txt dùng 03 Cluster File2.txt file bị phân mảnh có 03 Cluster ( 5,6 ), File3.txt vừa Cluster (7) 15 BĂNG TỪ Reû, dung lượng lớn, từ 50 Mb trở lên.Ví dụ băng video có tể từ 2Gb đến 8Gb Là phương tiện lưu trữ truy xuất 16 17 ĐĨA QUANG CD-ROM (Compact Disk-ROM) DVD-(Digital Video/Versatile Disk) Được làm vật liệu tổng hợp: polycarbonate, phủ lớp phản quang thường aluminum Dữ liệu ghi vào dạng số (digital), ghi liệu biểu diễn dạng chuỗi lỗ cực nhỏ bề mặt phản quang Thông tin lấy laser công suất thấp chiếu sáng mặt phản quang đóa quay Cường độ ánh sáng phản chiếu thay đổi gặp phải lỗ Thay đổi cảm nhận cảm biến quang đổi ngược thành tín hiệu số 18 19 20 10 RAID (Redundant Array of Independent Disk) Các nhà thiết kế tăng hiệu suất làm việc máy tính kỹ thuật song song RAID chuẩn để thiết kế sở liệu nhiều đóa, tạo điều kiện cho xử lý song song RAID đề nghò giải pháp giúp xóa bỏ ngăn cách tốc độ CPU ổ đóa Cải thiện độ tin cậy Khó khăn: tổ chức lưu trữ sở liệu hữu dụng nhiều mặt đóa khac cac hệ điều hành ⇒ Chuẩn thiết kế sở liệu đa đóa gọi RAID RAID có mức ban, đánh số từ đến 21 RAID… Các mức RAID có đặc tính: Là tập đóa vật lý hệ điều hành coi đóa Dữ liệu lưu trữ xuyên qua đóa vật lý Dung lượng đóa dự phòng dùng để lưu thông tin kiểm tra (parity) liệu để phục hồi liệu trường hợp đóa hư hỏng Các mức RAID khác hai đặc tính sau RAID đặc tính thứ 22 11 RAID RAID hỗ trợ dự phòng Chỉ đơn có dãy đóa, liệu đặt vào đóa đóa lớn_đóa luận lý Lợi ích: có hai yêu cầu I/O đồng thời đến hai khối liệu khác nhau, nằm hai đóa khác đáp ứng đồng thời Toàn đóa chia thành mảnh (strip), mảnh khối vật lý, sector Các strip xếp theo round-robin liên tiếp 23 RAID ĐĨA LUẬN LÝ Strip Strip Strip Strip Strip Strip Strip Strip Strip Strip Strip 10 Strip 11 Strip 12 Strip 13 Strip 14 Strip 15 24 12 Ví dụ ánh xạ data cho RAID 25 RAID Nhaân đôi tất liệu Đọc hai Ghi hai Phục hồi liệu bò hỏng đơn giản Chi phí cao 26 13 ĐĨA LUẬN LÝ Strip Strip Strip Strip Strip Strip Strip Strip Strip Strip Strip Strip Strip Strip Strip Strip Strip Strip Strip 10 Strip 11 Strip Strip Strip 10 Strip 11 Strip 12 Strip 13 Strip 14 Strip 15 Strip 12 Strip 13 Strip 14 Strip 15 RAID (nhân đôi) 27 RAID Hỗ trợ truy xuất song song Tất đóa thành viên tham gia vào trình thực thi yêu cầu I/O Mỗi strip nhỏ, cỡ byte hay từ Mã sửa lỗi tính theo bit tương ứng đóa liệu Các bit mã sửa sai lưu vò trí tương ứng nhiều đóa Thường dùng mã Hamming Mặc dù dùng đóa RAID nhiều đắt tieàn 28 14 b0 b1 b2 b3 F0(b) F1(b) F2(b) 29 RAID Tổ chức giống RAID Chỉ bổ sung thêm đóa, sử dụng mã kiểm tra lỗi đơn giản parity bit, bit kiểm tra tính sở bit đóa liệu có vò trí tương ứng X4(i)=X3(i) ⊕ X2(i) ⊕ X1(i) ⊕ X0(i) ⇒ X0(i)=X3(i) ⊕ X2(i) ⊕ X1(i) ⊕ X4(i) X1(i)=X3(i) ⊕ X2(i) ⊕ X4(i) ⊕ X0(i) … 30 15 RAID b0 b1 b2 b3 P(b) 31 RAID Hỗ trợ truy xuất đóa độc lập 32 16 RAID 33 RAID mở rộng (còn gọi RAID 6) Bổ sung thêm đĩa để tăng cường kiểm soát lỗi theo Reed-Solomon code 34 17 RAID 1-0 Kết hợp RAID RAID 35 18 ... băng video có tể từ 2Gb đến 8Gb Là phương tiện lưu trữ truy xuất 16 17 ĐĨA QUANG CD-ROM (Compact Disk-ROM) DVD-(Digital Video/Versatile Disk) Được làm vật liệu tổng hợp: polycarbonate, phủ lớp... Cluster bao gồm nội dung File trỏ tới Cluster chứa nội dung File thông báo kết thúc File : End-Of-File (0xFFFF) để thơng báo Cluster điểm cuối File Ví dụ có 03 File: File1.txt dùng 03 Cluster... 11 Đóa từ… Để truy xuất thông tin: Đầu từ phải di chuyển đến track-mất thời gian gọi thời gian tìm kiếm Sector phải quay đầu từ-thời gian để đưa sector đến đầu từ gọi thời gian quay Thời gian