《外部存储器》PPT课件(I)

《《外部存储器》PPT课件(I)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、外部存储器陆海宁hnlu@sjtu.edu.cnS.J.T.U.外部存储器的类型磁盘RAID光存储器CD-ROMCD-Recordable(CD-R)CD-R/WDVD磁带存储器S.J.T.U.磁盘涂有磁性材料的衬底圆盘衬底传统上使用铝或铝合金现在用玻璃改善磁盘表面的均匀性减少了表面的缺陷更低的磁头飞行高度更高的硬度更好的耐冲击和耐损耗能力S.J.T.U.读写机制通过被称为“磁头”的导电线圈进行数据读写单一的读写头或者分立的读写头(一读一写)读写的时候，磁头静止，盘在下方高速旋转写机制电流通过线圈产生

2、磁场脉冲电流送至磁头磁头下的表面记录磁象读机制(传统)磁场相对线圈运动产生电流读机制(当前)单独的读磁头半屏蔽磁阻感应器电阻大小取决于磁场的方向支持高频度的操作S.J.T.U.感应式写/磁阻式读S.J.T.U.数据组织和格式化同心圆环(磁道)相邻磁道之间有间隙磁道被划分为多个扇区通常几十或上百扇区最小的块长为一个扇区几乎通用512字节数据以块为最小单位传入传出磁盘S.J.T.U.磁盘数据分布S.J.T.U.磁盘速度靠近旋转中心的数据位经过固定点(磁头)的速度要比边缘的数据位慢恒定角速度(constan

3、tangularvelocity)增大外层数据的信息位间隔构造简单，将磁头移至指定磁道，等待扇区即可浪费了外层磁道的数据容量多区段记录(multiplezonerecording)每个区段包含一个或多个磁道在区段内，每个磁道的位数是固定的远离中心的区段比靠近中心的区段容纳更多的位更复杂的电路S.J.T.U.磁盘盘面布局S.J.T.U.MultipleZoneRecordingS.J.T.U.寻找扇区需要确定磁道的起始位置以及扇区的起点和终点格式化磁盘附加用户不可见的数据标记磁道和扇区S.J.T.U.温

4、彻斯特硬盘磁道格式(ST506)S.J.T.U.物理特性固定或可移动的磁头可插拔或固定单面或双面单盘片或多盘片磁头机制接触式(软盘)固定间隙飞行(温彻斯特)S.J.T.U.固定或可移动磁头固定磁头每磁道一个读写头所有读写头安装在一个固定支架上可移动磁头每面只有一个读写头读写头固定在一个可伸缩的支架上S.J.T.U.多盘片每面一个磁头磁头与圆心等距地固定在支架上并一起移动同圆心距的一组磁道称为一个柱面S.J.T.U.多盘片S.J.T.U.磁道和柱面S.J.T.U.温彻斯特硬盘磁头越窄，数据密度越高，同时

5、也要求磁头越接近盘片磁盘旋转所产生的气压使磁头升高磁头更贴近磁盘，可以使用更窄的磁头，数据密度更高普遍使用，廉价容量不断增大S.J.T.U.磁盘I/O传输时序S.J.T.U.磁盘性能参数寻道时间(Seektime)移动支架使磁头对准所需磁道所花费的时间当代硬盘一般几毫秒到十几毫秒旋转延迟磁道选定后，等待相关扇区旋转到磁头可读写的位置平均而言，是磁盘旋转半周的时间传送时间磁盘数据的传送时间，取决于磁盘的旋转速率S.J.T.U.磁盘性能参数传送时间T=b/rNb：传送的字节数r：磁盘旋转速率(转/秒)N：

6、每磁道字节数平均存取时间Ta=Ts+1/2r+b/rNTs：平均寻道时间S.J.T.U.磁盘冗余阵列(RAID)RedundantArrayofIndependentDisks7级标准一组物理磁盘，但在操作系统下视为单一逻辑驱动器数据分布在一组物理磁盘上可将校验信息存放在冗余磁盘空间上，以使得在磁盘损坏时可以恢复数据S.J.T.U.RAID0没有冗余数据分布在所有的磁盘上数据条带以轮转方式映射到连续的阵列磁盘中提高的速度多个数据请求可能针对于不同的磁盘并行磁盘访问一组数据倾向于分布在多个磁盘上S.J.

7、T.U.RAID0S.J.T.U.RAID0的数据映射S.J.T.U.RAID1镜像磁盘数据以轮转条带形式分布在多个磁盘上每个条带映射到两个不同的磁盘上读请求可以访问包含数据的两个磁盘的任意一个写请求则需要更新两个磁盘，可以并行数据恢复简单替换失效硬盘并镜像恢复不存在停机时间非常昂贵S.J.T.U.RAID1S.J.T.U.RAID2磁盘同步旋转非常小的条带通常一个字或字节通过各数据盘上的相应位计算纠错码纠错码存放在校验盘上(通常采用汉明码，纠一位错)大量的冗余昂贵未实际应用S.J.T.U.RAID2

8、S.J.T.U.RAID3类似于RAID2无论阵列多大，只需一个冗余盘使用所有数据盘同一位组计算奇偶校验位eg：X4(i)=X3(i)⊕X2(i)⊕X1(i)⊕X0(i)损坏磁盘上的数据可通过其他磁盘恢复eg：X1(i)=X4(i)⊕X3(i)⊕X2(i)⊕X0(i)S.J.T.U.RAID3S.J.T.U.RAID4每个磁盘独立操作较长的数据条带每个数据盘上的相应条带逐位计算校验条带校验数据存放在校验盘上写操作包含两次读和两次写X4’(i)=X4(i)