第七章-输入输出系统.ppt

Chapter8-C磁盘存储设备,磁盘存储设备1.磁记录原理与记录方式,磁性材料的磁滞回归线,H:外加磁场B:磁感应强度,磁头电流与磁记录,记录方式,MFM编码方式,数据001101编码101001010001,A,B,0/10,1/01,0/00,1/01,1代表电平跳变编码的第2位与数据相同译码简单,游程长度受限码RLL编码,RLL码用(d,k;m,n;r)表示，或简单表示为d,kRLL码:d表示任何两位相邻的1之间的0的最小位数；k表示任何两位相邻的1之间的0的最大位数；m表示数据位数；n表示代码位数r=1表示m/n位固定。RLL编码的实质是将原始数据序列变换成0游程长度受限制的代码，即k和d均受到限制的编码，具有自同步能力。正确地设计k、d值可以获得较高的编码效率。如何构造RLL编码?,2,7RLL,记录方式的比较,10-0011-111000,评价标准,编码效率位密度与最大磁化翻转密度之比PM、FM、RZ的编码效率=0.5MFM记录方式的编码效率=1(d,k)RLL的编码效率=(d+1)/2最多每d+1位代码翻转一次，1位数据用2位代码表示自同步能力最小磁化翻转间隔与最大磁化翻转间隔的比值RZ的自同步能力=1PM、FM、MFM记录方式的自同步能力=0.5(d,k)RLL的自同步能力=(d+1)/(k+1),外存设备2.硬盘设备,磁道track扇区sector柱面cylinder温彻斯特技术,扇区地址,设备号记录面号磁道号扇区号,磁头,磁盘接口diskinterface,磁盘控制器,主机接口,设备接口,磁盘适配器,磁盘的技术指标,存储密度density位密度(lineardensity,recordingdensity)道密度(trackdensity)面密度(arealdensity)存储容量capacity记录面数每面磁道数每道扇区数扇区容量,磁盘的技术指标,平均访问时间Averageaccesstime每次磁盘访问时间的平均值控制延迟controllerdelay寻道时间seektime旋转延迟latency传输延迟transferdelay数据传输率Datatransferrate连续从磁盘上读写数据的速率,磁盘参数,SpindleSpeed:7200rpm,10000rpmFormfactor:5.25”,3.5”,2.5”,1,8”多个磁道连续读写的问题多个磁头读写的问题习题：19，20,例,设一个磁盘的平均寻道时间为10ms，数据传输速率是2MB/s，控制器延迟是2ms，盘片转速为每分钟5400转，每个磁道有32个扇区。求读写一个512字节的扇区的平均时间。,解答,平均旋转延时0.5转5400转/分=0.0056秒=5.6ms数据传输时间取决与两个因素。这里数据传输时间等于数据量除以传输速率：0.5KB2.0MB/s=0.25ms数据读取时间：1/32转5400转/分=0.35ms平均磁盘访问时间=控制器延迟+平均寻道时间+平均旋转延时+传输时间=2ms+10+5.6+max0.25,0.35=17.95ms,21,Kilo,Mega,Giga,Tera,Peta,Exa,Zetta,Y/cuu/Units/binary.html,30GB=?Byte1Mbits=?30GBdrive30 x10928x230bytes1Mbit/s=106bps硬盘厂商及通讯行业是计算机行业唯一使用SI因子的,3.磁盘阵列RAID,RedundantArrayofInexpensiveDisks目的：提高容量，提高可靠性每个磁盘MTTF为20万小时，100个无容错阵列的MTTF为2000小时。R(t)=R100(t)=(e-lt)100=e-100lt=e-ltl=100lMTTF=1/l=1/100l=MTTF/100,磁盘阵列的类型,RAID-0：非冗余的磁盘阵列。RAID-1：镜像磁盘冗余阵列。RAID-2：海明码纠错冗余的磁盘阵列，位交叉。RAID-3：奇偶校验冗余的磁盘阵列，位交叉。RAID-4：独立传送磁盘阵列，块交叉，校验盘是瓶颈。RAID-5：独立传送磁盘阵列，块交叉，分布的冗余校验。RAID-6：P+Q冗余技术，增强纠错能力。,RAID,RAID3和RAID4/RAID5写操作比较,P=D0+D1+D2+D3SinceP=D0+D1+D2+D3SoP=D0+D0+P,RAID4与RAID5的比较,3.磁盘阵列,3.磁盘阵列（续）,Exercise:,Answer:8.8,a.SystemArequires10+10=20terabytes.SystemBrequires10+10*1/4=12.5terabytes.Additionalstorage:2012.5=7.5terabytes.b.SystemA:2blockswritten=60ms.SystemB:2blocksreadandwritten=120ms.c.Yes.SystemAcanpotentiallyaccommodatemorefailuressinceithasmoreredundantdisks.SystemAhas20datadisksand20checkdisks.SystemBhas20datadisksand5checkdisks.However,twofailuresinthesameGroupwillcausealossofdatainbothsystems.,Exercise:,Answer8.16,(Seektime+Rotationaldelay+Overhead)*2+Processingtime(0.008sec+0.5/(10000/60)sec+0.002)*2+(20millioncycles)(5GHz)se