حافظه های ثانوی

حافظه های ثانوی

اسلاید 1: حافظه هاي ثانوي

اسلاید 2: حافظه هاي ثانوي Secondary Storage Devicesانواع مختلف حافظه هاي ثانوي کدامند؟حافظه هاي با دسترسي مستقيم (Direct Access Devices)ديسکهاي مغناطيسي (Magnetic Disks)ديسکهاي سخت : (Hard Disks) ظرفيت بالاديسکت ها : (Floppy Disks) ظرفيت پايين و سرعت کمديسکهاي نوري ) يا ليزري ( يا CD-ROM : ظرفيت خيلي بالاحافظه هاي با دسترسي سريال (Sequential Access Devices)نوارهاي مغناطيسي : (Magnetic Tapes) دسترسي Sequential سريع

اسلاید 3: حافظه هاي ثانوي Secondary Storage Devicesمقايسه انواع حافظه ها از نظر سرعت و ظرفيت چگونه ميباشد؟ سرعت بالا - ظرفيت کمسرعت کم - ظرفيت بالا

اسلاید 4: يک حافظه ثانوي: ديسک مغناطيسي (Magnetic Disk)

اسلاید 5: ساختار ديسکهاي سخت (Hard Disks)ساختار ديسکهاي سخت چگونه ميباشد؟مجموعه اي از صفحات مغناطيسي سوار شده روي يک محور که به وسيله تعدادي هد(Head) به طور همزمان خوانده يا نوشته مي شوند.

اسلاید 6: ساختار ديسکهاي سخت (Hard Disks)ساختار ديسکهاي سخت چگونه ميباشد؟مجموعه اي از صفحات مغناطيسي سوار شده روي يک محور که به وسيله تعدادي هد(Head) به طور همزمان خوانده يا نوشته مي شوند.

اسلاید 7: ساختار ديسکهاي سخت (Hard Disks)شيار (Track) چيست؟ هر صفحه به چندين شيار بصورت دايره هاي متحد المرکز تقسيم ميشوند.بخش (Sector) چيست؟ هر شيار به تعدادي بخش که کوچکترين واحد آدرس دهي (addressable units) ميباشند تقسيم ميشود.سيلندر (Cylinder) چيست؟ شيارهاي صفحات مجاور تشکيل يک سيلندرمجازي مي دهند که بطورهمزمان بوسيله مجموعه هد ها قابل خواندن يا نوشتن ميباشند.sectortracks

اسلاید 8: ساختار ديسکهاي سخت (Hard Disks) ساختار ديسکهاي سخت (Hard Disks)چگونه ميباشد؟تعداد سيلندرها ؟ = تعداد شيارها در يک صفحهظرفيت هر شيار؟ = تعداد سکتور در شيار * تعداد بايت در سکتورظرفيت هر سيلندر؟ = تعداد سطوح مغناطيسي * ظرفيت هر شيارظرفيت ديسک؟ = تعداد سيلندرها * ظرفيت هر سيلندرsectortracks

اسلاید 9: مثال:فايلي با تعداد 50,000 رکورد 256 بايتي در نظر ميگيريم، ديسکي با سکتورهاي 512 بايتي ، شيارهاي 63 سکتوري و سيلندرهاي 16 شياري به تعداد 4092 در نظر ميگيريم.سوال:چند سيلندر براي نگاهداري اين فايل لازم ميباشد؟تعداد رکورد در هر شيار 126 = 2 * 63 =تعداد رکورد در هر سيلندر 2016 = 16 * 126 =تعداد سيلندر لازم 24.8 =50000 / 2016 =اگر ديسک فضاي آزاد با اين تعداد سيلندر بطور متوالي نداشته باشد ؟ sectortracksيک حافظه ثانوي: ديسک مغناطيسي (Magnetic Disk)

اسلاید 10: ساختار ديسکهاي سخت (Hard Disks) انواع سازماندهي داده ها روي ديسکهاي سخت چگونه ميباشد؟سازماندهي شيارها بر حسب سکتورسازماندهي شيارها بر حسب بلوک (ديسکهاي؟) نوع اول: سازماندهي شيارها بر حسب سکتور: هر شيار به چند بخش مساوي به نام سکتور تقسيم ميشود. سکتورها کوچکترين واحد قابل آدرس دهي روي شيار ميباشند. شماره گذاري سکتورها ممکن است بطور متناوب باشد! ) چرا؟(

اسلاید 11: نوع اول: سازماندهي شيارها بر حسب سکتورچرا شماره گذاري سکتورها ممکن است بطور متناوب باشد؟

اسلاید 12: نوع اول: سازماندهي شيارها بر حسب سکتور کلاستر (Cluster)چيست ؟ تعداد مشخص و ثابتي از سکتورهاي متوالي ميباشد. (منطقا؟)که بوسيله File Manager خوانده ، نوشته ، رزرو يا حذف مي شود. (چه تعداد؟) (کجا تعيين ميشود؟) قسمت (Extent) چيست؟تعدادي کلاستر متوالي ) منطقا؟ ( که بطور يکجا براي يک فايل رزرو شده باشند.يک extent ميتواند شامل چند شيار يا حتي چند سيلندر متوالي نيز باشد. (چه تعداد؟) (کجا تعيين ميشود؟)

اسلاید 13: نوع اول: سازماندهي شيارها بر حسب سکتور ناپيوستگي (Fragmentation) چيست؟تقسيم فضاي ديسک به اجزاء غير قابل استفاده... چگونه ناپيوستگي ايجاد ميشود؟ناهمخواني طول رکوردهاي يک فايل با طول سکتورهاي ديسک… در صورتي که نخواهيم که يک رکورد روي دو سکتور تقسيم شده باشد! مثال: اگر طول رکورد 300 و طول سکتور 512 باشد براي هر رکورد 212 بايت بي استفاده خواهد ماند .ناهمخواني طول فايل با طول کلاسترها ...ممکن است آخرين کلاستر فايل فضاي خالي داشته باشد.مثال: اگرفايلي به طول يک بايت وهر کلاستر برابر با سه سکتور512 بايتي باشد، در اين صورت 1535 بايت از فضاي رزرو شده بي استفاده خواهد ماند .

اسلاید 14: ساختار ديسکهاي سخت (Hard Disks) نوع دوم: سازماندهي شيارها برحسب بلوک:هر شيار به چند بخش به نام بلوک تقسيم ميشود.بلوکها هيچ ربطي با سکتورها ندارند! (چرا؟)تعداد رکوردها در هر بلوک را فاکتور بلوکاژ (Blocking Factor ) ميناميم.هر بلوک شامل چند قسمت (subblock) ميباشد:: Count Sub Block حاوي طول بلوک بر حسب بايت.: Key subblock حاوي کليد دسترسي (Hard) به بلوک.: Data subblock حاوي داده هاي بلوک.

اسلاید 15: ساختار ديسکهاي سخت (Hard Disks) اطلاعات سربار(Non Data Overhead) چيست؟انواع داده هاي مخصوص سيستم مديريت ديسک ...که ربطي به داده هاي فايلها ندارند. اطلاعات سربار در ديسکهاي سکتوري کدامند؟ آدرس سکتور ، آدرس شيار ، شرط صحت سکتور (Condition) و نيز فضاي خالي (Gap) بين دو سکتور. اطلاعات سربار در ديسکهاي بلوکي کدامند؟ زير بلوکهاي غيرداده اي (Count و KEY) و نيز فضاي خالي (Gap) بين بلوکها.

اسلاید 16: اطلاعات سربار (Non Data Overhead) مثال: يک ديسک بلوکي با شيارهاي 20,000 بايتي و با 300 بايت اطلاعات سربار بر هر بلوک در نظر ميگيريم، تعداد رکوردهاي 100 بايتي در هر شيار را براي دو حالت مختلف حساب ميکنيم: حالت اول: اگرهر بلوک حاوي 10 رکورد باشد:فاکتور بلوکاژ 10 =داده هاي هر بلوک (10*100 ) = 1000 =اطلاعات سر بار 300 =تعداد بلوک در هر شيار 15 = 15.38 = 20000 / 1300 =تعداد رکورد در هر شيار 150 = (15*10) = (Fragmentation?)

اسلاید 17: اطلاعات سربار (Non Data Overhead) مثال (ادامه...): يک ديسک بلوکي با شيارهاي 20,000 بايتي و با 300 بايت اطلاعات سربار بر هر بلوک در نظر ميگيريم، تعداد رکوردهاي 100 بايتي در هر شيار را براي دو حالت مختلف حساب ميکنيم: حالت دوم: اگرهر بلوک حاوي 60 رکورد باشد:فاکتور بلوکاژ 60 =داده هاي هر بلوک 6000 =اطلاعات سر بار 300 =تعداد بلوک در هر شيار 3 = 3.17 = 20000 / 6300 =تعداد رکورد در هر شيار 180 = 3 * 60 = (Fragmentation?)

اسلاید 18: زمان دسترسي به ديسکهاي سخت (Hard Disks Access Time) زمان دسترسي به داده هاي ديسکهاي سخت چگونه ميباشد؟زمان جستجو : (Seek Time) براي يافتن سيلندر مورد نظرتاخير چرخشي : (Rotation Delay) براي يافتن سکتور مورد نظرزمان انتقال داده : (Transfer Time) براي خواندن يا نوشتن دادهمثال: ديسکي با مشخصات زير در نظر ميگيريم:زمان متوسط جستجو = 8 ميلي ثانيه (Average Seek Time)تاخير متوسط چرخشي = 3 ميلي ثانيه (Average Rotation Time)تاخير چرخشي ماکزيمم = 6 ميلي ثانيه (Maximum Rotation Time)سرعت چرخش = 10000 دور در دقيقه (RPM) (رابطه با قبلي؟)تعداد سکتورها در هر شيار = 170اندازه سکتورها = 512 بايت

اسلاید 19: زمان دسترسي به ديسکهاي سخت (Hard Disks Access Time)مثال ) ادامه( … سوال (1): زمان متوسط براي خواندن يک سکتور؟زمان انتقال يک سکتور = حاصل تقسيم )زمان چرخش (بر) تعداد سکتور در شيار(زمان انتقال يک سکتور 0.035 = (60sec/10,000)/170 =ميلي ثانيهزمان متوسط خواندن يک سکتور= زمان متوسط جستجو + تاخير متوسط چرخشي+ زمان انتقال يک سکتورزمان متوسط خواندن يک سکتور 11.035 = 8+3+0.035 =ميلي ثانيه

اسلاید 20: زمان دسترسي به ديسکهاي سخت (Hard Disks Access Time)مثال ) ادامه( …فايلي با مشخصات زير را در نظر ميگيريم:تعداد رکوردها 34,000 =اندازه يک رکورد 256 = بايتتعداد شيارها (غير متوالي؟) 100 = (چرا غير متوالي؟) سوال (2): زمان خواندن فايل با دسترسي Sequential ؟زمان متوسط جستجو8 = ميلي ثانيهتاخير چرخشي متوسط3 = ميلي ثانيهزمان انتقال متوسط براي يک شيار 6=60/10,000 =ميلي ثانيهزمان کل براي خواندن شيار 17=8+3+6 = ميلي ثانيهزمان کل براي خواندن فايل 1.7=17*100 = ثانيه

اسلاید 21: زمان دسترسي به ديسکهاي سخت (Hard Disks Access Time)مثال ) ادامه( …فايلي با مشخصات زير را در نظر ميگيريم:تعداد رکوردها 34,000 =اندازه يک رکورد 256 = بايتتعداد شيارها (غير متوالي؟) 100 = (چرا غير متوالي؟) سوال (3): زمان خواندن فايل با دسترسي مستقيم (Random) ؟زمان متوسط خواندن يک رکورد= زمان متوسط خواندن يک سکتورزمان متوسط خواندن يک رکورد 11.035 = ميلي ثانيهزمان کل براي خواندن فايل 371.1 = 34,000 *11.035 =ثانيه

اسلاید 22: زمان دسترسي به ديسکهاي سخت (Hard Disks Access Time) زمان دسترسي به ديسکها باعث چه مشکلاتي ميشوند؟همواره CPU و شبکه (Network) منتظر ديسکها مي باشند!چه راه حلهايي وجود دارد؟ پردازنده (CPU) به چند کاربرسرويس دهد. (Multiprocessing) (چرا؟)فايلهاي خيلي بزرگ روي چند ديسک تقسيم شوند . (Disk Striping) (چرا؟) استفاده از ديسکهاي RAID جهت تقسيم هر بلوک داده روي ديسکهاي مختلف.استفاده از ديسکهاي RAM که رفتار يک ديسک يا ديسکت را سيموله مي کنند .استفاده از Disk Caching براي جواب دادن به درخواستهاي I/O بدون. (چرا؟)