外部存储设备.pptx

6.2.1 磁盘设备1.磁盘占据着非挥发性存储器的主宰地位 它是存储层次中主存的下一级存储层次，是 虚拟存储器技术的物质基础；它是操作系统和所有应用程序的驻留介质。2.分类 软盘 硬盘（主要介绍）6.2 外部存储设备第1页/共22页3.磁盘的结构组成 磁盘的盘片、磁道和扇区 盘片盘片的数量：112片转速：360015000转盘径：1.0英寸(25.4厘米)3.5英寸(8.9厘米)磁道和柱面：每面500030000道 扇区：每道100500个6.2 外部存储设备第2页/共22页盘片磁道扇间空隙扇区6.2 外部存储设备第3页/共22页4.磁盘的性能 (1)访问时间 磁盘的工作过程：l 磁头首先移动到目标磁道上l 使期望的扇区旋转到磁头下l 读取扇区中的数据l 工作均在磁盘控制器的控制下完成磁盘访问时间=寻道时间+旋转时间+传输时间 +控制器开销6.2 外部存储设备第4页/共22页(2)磁盘容量 磁盘容量与盘片数量和单碟容量有关。受工业标准的限制，硬盘中能安装的盘片数 目有限：34片 提高单碟容量的途径有两个：提高道密度和提高位密度 目前的单碟容量几乎都在20GB以上，主流 3.5英寸硬盘的单碟容量已经达到了80GB。6.2 外部存储设备第5页/共22页(3)数据传输率 数据访问过程 从盘面上读出的数据首先要送到磁盘缓冲存储器，再从缓冲存储器经过接口送到主机。外部传输率l 突发数据传输率l 计算机通过磁盘接口从硬盘的缓存中将数 据读出，交给相应的控制器的速度。l 外部数据传输率和磁盘的接口有关6.2 外部存储设备第6页/共22页 内部传输率l 硬盘持续传输率硬盘将数据从盘片上读取出，交给硬盘上的缓冲存储器的速度；l 内部传输率等于磁头相对磁盘的线速度与磁 盘位密度之积。提高内部传输率l 提高转速l 提高记录密度：局部响应最大似然PRML技术6.2 外部存储设备第7页/共22页(4)磁盘Cache 可以弥补磁盘和主存之间的速度差距 利用被访问数据的局部性原理l 时间局部性l 空间局部性 磁盘Cache的管理和实现一般由硬件和软件 共同完成6.2 外部存储设备第8页/共22页 磁盘容量的提高通常用面密度来衡量 面密度为单位面积可以记录的数据位数 面密度磁盘面的道密度磁道的位密度 容量不断提升，每位价格不断下降。5.磁盘的发展6.2 外部存储设备第9页/共22页图6.1 磁盘价格的变化6.2 外部存储设备第10页/共22页“访问时间差距”问题 磁盘的性能价格比高于主存，但访问速度 却要低得多，换句话说，性能价格比与速度要 求差距太大。6.2 外部存储设备第11页/共22页图6.2 磁盘和半导体存储器之间的访问时间差距6.2 外部存储设备第12页/共22页6.2.2 Flash存储器 工作原理同E2PROM，容量比E2PROM大。与磁盘相比的主要特点：l 功耗小（50mw）l 尺寸小l 提供与DRAM相仿的访问速度l 价格高 Flash存储器的组织与其存储位元有关6.2 外部存储设备第13页/共22页6.2.3 磁带设备 磁盘和磁带在性能价格比上的差异主要取决于它们的机械构成。磁盘盘片具有有限的存储面积，并且存储介 质被封装在每个读部件内，提供ms级的随机 访问；磁带绕在可转动轴上，一个读部件可以使用 多盘磁带(没有长度限制)，但磁带需要顺序 访问，每次访问都可能需要较长的反绕、6.2 外部存储设备第14页/共22页退出和加载时间，等待时间较长(数秒)。1.磁带 优点：容量大、技术成熟、单位价格低 缺点：访问时间较长 用途：磁带成为磁盘的备份技术 发展l 采用数据压缩技术，提高记录密度和 数据传输率；6.2 外部存储设备第15页/共22页l 采用螺旋扫描技术，提高性能价格比和 可靠性；l 采用自动管理磁带的大容量磁带库。2.螺旋扫描技术 螺旋扫描磁带（Helical Scan Tapes）1963 年被索尼（SONY）公司首次使用 主要特点l 磁带运动方向与磁记录方向成一定角度；l 磁鼓高速旋转，其它部件低速运转；l具有较高的记录密度和数据传输率；6.2 外部存储设备第16页/共22页l 可以解决磁带线速度不稳定，抖动和易 磨损等问题。3.自动磁带库 通过机械手自动地安装和更换磁带，相当于又 提供了一个新的存储器层次。优点：l 自动换带，加载速度快；l 单位数据的价格低；l 通过加大规模，进一步降低成本。缺点：带宽较低；可靠性差。6.2 外部存储设备第17页/共22页6.2.4 光盘设备 使用激光作为读出数据手段的设备，无论使用 磁记录介质还是使用光记录介质。分类：l 只读光盘（如CD-ROM、DVD-ROM等）l 可写光盘（如CD-R、MO等）一次性写光盘CD-R或WORM可多次写光盘CD-RW或称为WMRM6.2 外部存储设备第18页/共22页1.光盘塔 光盘塔实际上是多个CD-ROM放在一起，再 加上相应的控制器和网络连接设备，构成 一个网络存储设备。许多光盘机通过标准接口(如SCSI)电缆连 接起来，一根典型的SCSI接口电缆可以连 接7台光盘机，用软件控制读写其中某一台 优点：结构简单、造价低；读取光盘速度快。缺点：容量较小；手动换盘。6.2 外部存储设备第19页/共22页2.光盘库 光盘库是一种能自动把机框中存放的许多片 光盘选出并装入光盘机进行读写的设备。优点：存储量大，光盘自动更换。缺点：机械结构比较复杂，装卸光盘较慢。只能同时支持几张光盘的在线访问。6.2 外部存储设备第20页/共22页3.光盘阵列 阵列技术：将数据分布到多个光盘机中，并 对数据的冗余信息加以存储。光盘阵列技术需要考虑一些特殊的问题l 光盘具有盘片可换的问题l 阵列管理软件的设计问题l 实现光盘阵列快速响应的关键技术之一 较大的缓存和优化的调度策略6.2 外部存储设备第21页/共22页感谢您的观看。第22页/共22页