Реферат Курсовая Конспект
Накопители на жестких магнитных дисках - раздел Компьютеры, АРХИТЕКТУРА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА В Качестве Накопителей На Жестких Магнитных Дисках (Нжмд) Широкое Расп...
|
В качестве накопителей на жестких магнитных дисках (НЖМД) широкое распространение в ПК получили накопители типа "винчест ер".
Термин винчестер возник из жаргонного названия первой модели жесткого диска ем-
костью 16 Кбайт (IBM, 1973 г.), имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что случайно совпало
с калибром "30/30" известного охотничьего ружья "Винчестер".
В этих накопителях один или несколько жестких дисков, изготовленных из сплавов
алюминия или из керамики и покрытых ферролаком, вместе с блоком магнитных головок
считывания/записи помещены в герметически закрытый корпус. Емкость этих накопителей
благодаря чрезвычайно плотной записи, получаемой в таких несъемных конструкциях, до-
стигает нескольких тысяч мегабайт; быстродействие их также значительно более высокое,
нежели у НГМД.
Максимальные значения на 1995 г.:
• емкость 5000 Мбайт (стандарт емкости на 1995 г. — 850 Мбайт);
• скорость вращения 7200 об./мин;
• время доступа — 6 мс;
• трансфер — 11 Мбайт/с.
НЖМД весьма разнообразны. Диаметр дисков чаще всего 3,5" (89 мм), но есть и другие, в частности 5,25" (133 мм) и 1,8" (45 мм). Наиболее распространенная высота корпуса
дисковода 25 мм у настольных ПК, 41 мм •— у машин-серверов, 12 мм — у портативных ПК
и др.
В современных винчестерах стал использоваться метод зонной записи. В этом случае
все пространство диска делится на несколько зон, причем во внешних зонах секторов размещается больше данных, чем во внутренних. Это, в частности, позволило увеличить емкость жестких дисков примерно на 30%.
Для того чтобы получить на магнитном носителе структуру диска, включающую в
себя дорожки и сектора, над ним должна быть выполнена процедура, называемая физическим, или низкоуровневым, форматированием (physical, или low-level formatting). В ходе выполнения этой процедуры контроллер записывает на носитель служебную информацию,
которая определяет разметку цилиндров диска на сектора и нумерует их. Форматирование
низкого уровня предусматривает и маркировку дефектных секторов для исключения обра-
щения к ним в процессе эксплуатации диска.
Максимальная емкость и скорость передачи данных существенно зависят от интер-
фейса, используемого накопителем.
Распространенный сейчас интерфейс AT Attachment (ATA), широко из-
вестный и под именем Integrated Device Electronics (IDE), предложенный в 1988 г. пользова-
телям ПК IBM PC/AT, ограничивает емкость одного накопителя 504 Мбайтами (эта емкость
ограничена адресным пространством традиционной адресации "головка — цилиндр —
сектор": 16 головок * 1024 цилиндра * 63 сектора * 512 байт в секторе = 504 Кбайта =
= 528 482 304 байта) .и обеспечивает скорость передачи данных 5 - 10 Мбайт/с.
Интерфейс Fast А ТА-2 или Enhanced IDE (EIDE), использующий как тради-
ционную (но расширенную) адресацию по номерам головки, цилиндра и сектора, так и ад-
ресацию логических блоков (Logic Block Address LBA), поддерживает емкость диска до
2500 Мбайт и скорость обмена до 16 Мбайт/с. С помощью EIDE к материнской плате может
подключаться до четырех накопителей, в том числе и CD-ROM, и НКМЛ. Для старых вер-
сий BIOS для поддержки EIDE нужен специальный драйвер.
Наряду с АТА и АТА-2 широко используются и две версии более сложных дисковых
интерфейсов Small Computer System Interface (интерфейс малых ком-
пьютерных систем): SCSI и SCSI-2. Их достоинства: высокая скорость передачи дан-
ных (интерфейс Fast Wide SCSI-2 и ожидаемый в ближайшее время интерфейс SCSI-3
поддерживают скорость до 40 Мбайт/с), большое количество (до 7 шт.) и максимальная ем-
кость подключаемых накопителей. Их недостатки: высокая стоимость (примерно в 5-
10 раз дороже АТА), сложность установки и настройки. Интерфейсы SCSI-2 и SCSI-3 рас-
считаны на использование в мощных машинах-серверах и рабочих станциях.
Для повышения скорости обмена данными процессора с дисками НЖМД следует кэ-
шировать. КЭШ-память для дисков имеет то же функциональное назначение, что и КЭШ
для основной памяти, т.е. служит быстродействующим буфером памяти для кратковремен-
ного хранения информации, считываемой или записываемой на диск. КЭШ-память может
быть встроенной в дисковод, а может создаваться программным путем (например, драйве-
ром Microsoft Smartdrive) в оперативной памяти. Скорость обмена данными процессора с
КЭШ-памятью диска может достигать 100 Мбайт/с.
В ПК имеется обычно один, реже несколько накопителей на жестких магнитных дис-
ках, Однако в MS DOS (MicroSoft Disk Operation System — дисковая операционная система
фирмы Microsoft) программными средствами один физический диск может быть раз-
делен на несколько "логических" дисков; тем самым имитируется несколько НМД на
одном накопителе.
Дисковые массивы RAID
В машинах-серверах баз данных и в суперЭВМ часто применяются дисковые масси-
вы RA ID (Redundant Array of Independent Disks — матрица с резервируемыми независи-
мыми дисками), в которых несколько накопителей на жестких дисках объединены в один
большой логический диск, при этом используются основанные на введении информацион-
ной избыточности методы обеспечения достоверности информации, существенно повы-
шающие надежность работы системы (при обнаружении искаженной информации она
автоматически корректируется, а неисправный накопитель в режиме Plug and Play (вставляй
и работай) замещается исправным).
Существует несколько уровней базовой компоновки массивов RAID:
1-й уровень включает два диска, второй из которых является точной копией первого;
2-й уровень использует несколько дисков специально для хранения контрольных
сумм и обеспечивает самый сложный функционально и самый эффективный метод исправления ошибок;
3-й уровень включает четыре диска: три информационных, а четвертый хранит
контрольные суммы, обеспечивающие исправление ошибок в первых трех;
4-й и 5-й уровни используют диски, на каждом из которых хранятся свои собственные контрольные суммы.
Дисковые массивы второго поколения — RAID6 и RAID7. Последние могут объединять до 48 физических дисков любой емкости, формирующих до 120 логических дисков; имеют внутреннюю КЭШ-память до 256 Мбайт и разъемы для подключения внешних интерфейсов типа SCSI, Внутренняя шина X-bus имеет пропускную способность 80 Мбайт/с
(для сравнения: трансфер SCSI-3 до 40 Мбайт/с, а скорость считывания с физического диска
до 5 Мбайт/с).
Среднее время наработки на отказ в дисковых массивах RAID — сотни тысяч часов, а ж
при 2-м уровне компоновки — до миллиона часов. В обычных НМД эта величина не превышает тысячи часов. Информационная емкость дисковых массивов RAID — от 3 до
700 Гбайт (максимальная достигнутая в 1995 г. емкость дисковых накопителей 5,5 Тбайта =
=5500 Гбайт).
Применяются и НЖМД со сменными пакетами дисков (накопители
Бернулли), использующие пакеты из дисков диаметром 133 мм, они имеют емкость от 20 до •
230 Мбайт и меньшее быстродействие, но более дорогие, чем винчестеры. Основное их достоинство: возможность накопления и хранения пакетов вне ПК,
Основные направления улучшения характеристик НМД:
• использование высокоэффективных дисковых интерфейсов (EIDE, SCSI);
• использование более совершенных магнитных головок, позволяющих увеличить плотность записи и, следовательно, емкость диска и трансфер (без увеличения скорости
вращения диска);
• применение зонной записи, при которой на внешних дорожках диска размещается
больше данных, нежели на внутренних;
• эффективное кэширование диска.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
ИНФОРМАЦИОННО ЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ... ГЛАВА ФУНКЦИОНАЛЬНО СТРУКТУРНАЯ... МИКРОПРОЦЕССОРЫ...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Накопители на жестких магнитных дисках
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов