1 / 25

Lecture 3 A Secondary Storage Device: Magnetic Disk (section 3.1)

Lecture 3 A Secondary Storage Device: Magnetic Disk (section 3.1). حافظه ها ي ثانوي Secondary Storage Devices. انواع مختلف حافظه ها ي ثانوي کدامند؟ حافظه هاي با دسترسي مستقيم (Direct Access Devices) ديسکهاي مغناطيسي (Magnetic Disks) ديسکهاي سخت : (Hard Disks) ظرفيت بالا

linda-neal
Download Presentation

Lecture 3 A Secondary Storage Device: Magnetic Disk (section 3.1)

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Lecture 3A Secondary Storage Device:Magnetic Disk (section 3.1) Dr. M. Rahgozar

  2. حافظه هايثانويSecondary Storage Devices انواع مختلف حافظه هايثانوي کدامند؟ • حافظههايبادسترسيمستقيم (Direct Access Devices) • ديسکهايمغناطيسي (Magnetic Disks) • ديسکهايسخت : (Hard Disks) ظرفيتبالا • ديسکتها : (Floppy Disks) ظرفيتپايينوسرعتکم • ديسکهاينوري ) ياليزري ( يا CD-ROM : ظرفيتخيليبالا • حافظههايبادسترسيسريال (Sequential Access Devices) • نوارهايمغناطيسي : (Magnetic Tapes)دسترسي Sequential سريع Dr. M. Rahgozar

  3. مقايسه انواع حافظه هاComparing Storage Devices مقايسه انواع حافظه ها از نظر سرعت و هزينه چگونه ميباشد؟ (هزينه؟)چه نوعحافظه برای چهحجم از داده ها مناسب ميباشد؟ (حجم؟) سرعت بالا - هزينه زياد - احجام کم داده سرعت کم – هزينه پايين - احجام بالاي داده Dr. M. Rahgozar

  4. يک حافظه ثانوي:ديسک مغناطيسي(Magnetic Disk) Dr. M. Rahgozar

  5. ساختارديسکهاي سخت (Hard Disks) ساختارديسکهاي سختچگونه ميباشد؟ • مجموعهايازصفحاتمغناطيسيسوارشدهروييکمحورکهبهوسيلهتعداديهد(Head)بهطورهمزمانخواندهيانوشتهميشوند. Dr. M. Rahgozar

  6. ساختارديسکهاي سخت (Hard Disks) ساختارديسکهاي سختچگونه ميباشد؟ • مجموعهايازصفحاتمغناطيسيسوارشدهروييکمحورکهبهوسيلهتعداديهد(Head)بهطورهمزمانخواندهيانوشتهميشوند. Dr. M. Rahgozar

  7. tracks sector ساختارديسکهاي سخت (Hard Disks) شيار(Track) چيست؟ • هرصفحهبهچندينشياربصورتدايرههايمتحدالمرکزتقسيمميشوند. بخش(Sector) چيست؟ • هرشياربهتعداديبخشکهکوچکترينواحدآدرسدهي (addressable units) ميباشندتقسيمميشود. سيلندر (Cylinder) چيست؟ • شيارهايصفحاتمجاورتشکيليکسيلندرمجازيميدهندکهبطورهمزمانبوسيلهمجموعههدهاقابلخواندنيانوشتنميباشند. Dr. M. Rahgozar

  8. tracks sector ساختارديسکهاي سخت(Hard Disks) ساختارديسکهاي سخت (Hard Disks)چگونه ميباشد؟ • تعدادسيلندرها ؟ =تعدادشيارهادريکصفحه • ظرفيتهرشيار؟ =تعدادسکتوردرشيار * تعدادبايتدرسکتور • ظرفيتهرسيلندر؟ =تعدادسطوحمغناطيسي * ظرفيتهرشيار • ظرفيتديسک؟ =تعدادسيلندرها * ظرفيتهرسيلندر Dr. M. Rahgozar

  9. tracks sector يک حافظه ثانوي: ديسک مغناطيسي(Magnetic Disk) مثال: • فايليباتعداد50,000رکورد256بايتيدرنظرميگيريم. • ديسکيباسکتورهاي512بايتي،شيارهاي63سکتوريوسيلندرهاي16شياريبهتعداد4092درنظرميگيريم.(تعداد صفحات؟) سوال: چندسيلندربراي نگاهدارياينفايللازمميباشد؟ • تعدادرکورددرهرشيار 126 = 2 * 63 = • تعدادرکورددرهرسيلندر 2016 = 16 * 126 = • تعدادسيلندرلازم 24.8 =50000 / 2016 = )اگرديسکفضايآزادبااينتعدادسيلندربطورمتوالينداشتهباشد ؟) Dr. M. Rahgozar

  10. ساختارديسکهاي سخت(Hard Disks) انواعسازماندهيشيارهاروي ديسکهاي سخت چگونه ميباشد؟ • سازماندهيشيارهابرحسبسکتور • سازماندهيشيارهابرحسببلوک (ديسکهاي؟) نوع اول: سازماندهيشيارهابرحسبسکتور: • هرشياربهچندبخشمساويبهنامسکتورتقسيمميشود. • سکتورهاکوچکترينواحدقابلآدرسدهيرويشيارميباشند. • شمارهگذاريسکتورهاممکناستبطورمتناوبباشد!) چرا؟( Dr. M. Rahgozar

  11. نوع اول: سازماندهيشيارهابرحسبسکتور شماره گذاري سکتورها چگونه است؟ چرا شماره گذاري سکتورها ممکن است بطورمتناوب باشد؟ Dr. M. Rahgozar

  12. نوع اول: سازماندهيشيارهابرحسبسکتور کلاستر (Cluster)چيست ؟ • تعداديمشخصوثابتازسکتورهايمتواليميباشد.(منطقا متوالي؟) • کهبوسيلهFileManagerخوانده،نوشته،رزروياحذفميشود. (چه تعداد؟) (کجا تعيين ميشود؟) قسمت(Extent) چيست؟ • تعداديکلاسترمتوالي)منطقا؟(کهبطوريکجابراييکفايلرزروشدهباشند. • يکextentميتواندشاملچندشيارياحتيچندسيلندرمتوالينيزباشد. (چه تعداد؟) (کجا تعيين ميشود؟) Dr. M. Rahgozar

  13. نوع اول: سازماندهيشيارهابرحسبسکتور ناپيوستگي (Fragmentation) چيست؟ • تقسيمفضايديسکبهاجزاءغيرقابلاستفاده... چگونه ناپيوستگيايجاد ميشود؟ • ناهمخوانيطولرکوردهاييکفايلباطولسکتورهايديسک… • درصورتيکهنخواهيمکهيکرکوردرويدوسکتورتقسيمشدهباشد! • مثال: • اگر طولرکورد300و • طولسکتور512باشد • برايهررکورد212بايتبياستفادهخواهدماند . Dr. M. Rahgozar

  14. نوع اول: سازماندهيشيارهابرحسبسکتور چگونه ناپيوستگي ايجاد ميشود؟ (ادامه...) • ناهمخوانيطولفايلباطولکلاسترها ... • ممکناستآخرينکلاسترفايلفضايخاليداشتهباشد. • مثال: • اگرفايليبهطوليکبايتو • هرکلاستربرابر با سهسکتور512بايتي باشد، • دراينصورت1535بايتازفضايرزروشدهبياستفاده خواهد ماند. Dr. M. Rahgozar

  15. ساختارديسکهاي سخت (Hard Disks) نوع دوم: سازماندهيشيارهابرحسببلوک: • هرشياربهچندبخشبهنامبلوکتقسيمميشود. • بلوکهاهيچربطيباسکتورهاندارند! (چرا؟) • تعدادرکوردهادرهربلوک را فاکتور بلوک (BlockingFactor) ميناميم. • هربلوکشاملچندقسمت(subblock)ميباشد: • : Count Sub Block حاويطولبلوکبرحسببايت. • : Key subblock حاويکليددسترسي (Hard) بهبلوک. • : Data subblock حاويدادههايبلوک. Dr. M. Rahgozar

  16. ساختارديسکهاي سخت(Hard Disks) اطلاعاتسربار(Non Data Overhead) چيست؟ • انواع دادههايمخصوصسيستم مديريت ديسک ... • که ربطي به داده هاي فايلها ندارند. اطلاعاتسربار درديسکهايسکتوري کدامند؟ • آدرسسکتور،آدرسشيار،شرطصحتسکتور (Condition) • ونيزفضايخالي (Gap) بيندوسکتور. اطلاعاتسربار درديسکهايبلوکي کدامند؟ • زيربلوکهايغيردادهاي(Count وKEY) • ونيزفضايخالي (Gap) بينبلوکها. Dr. M. Rahgozar

  17. اطلاعاتسربار(Non Data Overhead) مثال: • يکديسکبلوکيباشيارهاي20,000بايتيوبا300بايتاطلاعاتسرباربرهربلوکدرنظرميگيريم، • تعدادرکوردهاي100بايتيدرهرشياررابرايدو حالت مختلفحسابميکنيم: حالتاول: اگر هربلوک حاوي10 رکورد باشد: • فاکتوربلوک10 = • دادههايهربلوک (10*100 ) = 1000 = • اطلاعاتسربار300 = • تعدادبلوکدرهرشيار15 = 15.38 = 20000 / 1300 = • تعدادرکورددرهرشيار150 = (15*10) = (Fragmentation rate?) Dr. M. Rahgozar

  18. اطلاعاتسربار(Non Data Overhead) مثال (ادامه...): • يکديسکبلوکيباشيارهاي20,000بايتيوبا300بايتاطلاعاتسرباربرهربلوکدرنظرميگيريم، • تعدادرکوردهاي100بايتيدرهرشياررابرايدو حالت مختلفحسابميکنيم: حالتدوم: اگرهربلوک حاوي60 رکورد باشد: • فاکتوربلوک60 = • دادههايهربلوک6000 = • اطلاعاتسربار300 = • تعدادبلوکدرهرشيار3 = 3.17 = 20000 / 6300 = • تعدادرکورددرهرشيار180 = 3 * 60 = (Fragmentation rate?) Dr. M. Rahgozar

  19. زمان دسترسي به ديسکهاي سخت(Hard Disks Access Time) زماندسترسيبهدادههايديسکهاي سخت چگونه ميباشد؟ زماندسترسيبهداده هاي يک سکتور چگونه ميباشد؟ • زمانجستجو : (SeekTime) • برايقرار گرفتن هد رويسيلندرموردنظر • تاخيرچرخشي : (RotationalDelay) • برايقرار گرفتن هد رويسکتورموردنظر • زمانانتقالداده : (TransferTime) • برايخواندنيانوشتنداده هاي سکتور Dr. M. Rahgozar

  20. زمان دسترسي به ديسکهاي سخت(Hard Disks Access Time) زماندسترسيبهداده هايديسکهاي سخت چگونه ميباشد؟ مثال:ديسکيبامشخصاتزيردرنظرميگيريم: • زمانمتوسطجستجو8 = ميليثانيه(Average Seek Time) • تاخيرمتوسطچرخشي = 3ميليثانيه(AverageRotation Time) • تاخيرچرخشيماکزيمم6 = ميليثانيه(Maximum Rotation Time) • سرعتچرخش10000 = دوردردقيقه(RPM)(رابطه با قبلي؟) • تعدادسکتورهادرهرشيار = 170 • اندازه هرسکتور512 = بايت Dr. M. Rahgozar

  21. زمان دسترسي به ديسکهاي سخت(Hard Disks Access Time) مثال ) ادامه( … سوال (1): زمانمتوسطبرايخواندنيکسکتور؟ • زمانانتقاليکسکتور = حاصلتقسيم )زمانچرخش (بر) تعدادسکتوردرشيار( • زمانانتقاليکسکتور0.035 = (60sec/10,000)/170 =ميليثانيه • زمانمتوسطخواندنيکسکتور= حاصل جمع: • زمانمتوسطجستجو ، • تاخيرمتوسطچرخشيو • زمانانتقاليکسکتور • زمانمتوسطخواندنيکسکتور11.035 = 8+3+0.035 =ميليثانيه Dr. M. Rahgozar

  22. زمان دسترسي به ديسکهاي سخت(Hard Disks Access Time) مثال ) ادامه( … حال فايلي با مشخصاتزيررادرنظرميگيريم: • تعدادرکوردها34,000 = • اندازهيکرکورد256 = بايت • تعدادشيارها(غيرمتوالي؟)100 =(چرا غيرمتوالي؟) سوال (2): زمانخواندن فايل با دسترسي Sequential ؟ • زمانمتوسطجستجو8 = ميليثانيه • تاخيرچرخشيمتوسط3 = ميليثانيه • زمانانتقالمتوسطبراييکشيار6=60/10,000 =ميليثانيه • زمانکلبرايخواندنشيار17=8+3+6 = ميليثانيه • زمانکلبرايخواندنفايل1.7=17*100 = ثانيه Dr. M. Rahgozar

  23. زمان دسترسي به ديسکهاي سخت(Hard Disks Access Time) مثال ) ادامه( … • فايلي با مشخصاتزيررادرنظرميگيريم: • تعدادرکوردها34,000 = • اندازهيکرکورد256 = بايت • تعدادشيارها(غيرمتوالي؟)100 =(چرا غيرمتوالي؟) سوال (3): زمانخواندن فايل با دسترسي مستقيم (Random) ؟ • زمانمتوسطخواندنيکرکورد= زمانمتوسطخواندنيکسکتور(چرا؟) • زمانمتوسطخواندنيکرکورد11.035 = ميليثانيه • زمانکلبرايخواندنفايل371.1 = 34,000 *11.035 =ثانيه Dr. M. Rahgozar

  24. زمان دسترسي به ديسکهاي سخت(Hard Disks Access Time) زماندسترسيبهديسکها باعث چه مشکلاتي ميشود؟ • هموارهCPUوشبکه (Network)منتظرديسکهاميباشند! چهراهحلهايي وجود دارد؟ • پردازنده (CPU) به چند کاربرسرويسدهد. (Multiprocessing) (چرا؟) • فايلهايخيليبزرگرويچندديسکتقسيمشوند . (DiskStriping) (چرا؟) • استفاده از ديسکهايRAID جهت تقسيمهربلوکدادهرويديسکهاي مختلف. • استفاده از ديسکهايRAMکهرفتاريکديسکياديسکتراسيمولهميکنند . • استفاده از DiskCachingبرايجوابدادنسريعبهدرخواستهايI/O. (چگونه؟) Dr. M. Rahgozar

  25. Dr. M. Rahgozar

More Related