Mágneses és magneto-optikai lemezek
Jellemzően perifériák vannak osztva bemeneti eszközök, kimeneti eszközök, és külső tárolóeszközök (teljesítenek bemeneti adatokat a gépbe, és a kimeneti adatokat a számítógépről). A fő jellemzője összegző I / O eszközök szolgálhat az adatátviteli sebesség (a maximális sebesség, amellyel az adatok átvihetők az I / O egység és a fő memória, vagy egy processzort). Táblázat. 8.1. A legfontosabb bemeneti / kimeneti eszközök használják a mai számítógépek, valamint a becsült adatsebesség által nyújtott ezeket az eszközöket.
Példák I / O eszközök
adatiránytól
Az adatátviteli sebesség (kilobájt / sec)
Nézzük a leggyorsabb ilyen eszközök: mágneses és magneto-optikai lemezek.
Először is, úgy az alapvető terminológiát alkalmazott leírja a mágneses lemezek és vezérlők, majd bemutatni a tipikus jellemzői a számos modern lemez alrendszerek.
Egy lemezmeghajtó egység általában egy sor lemez, amelyek fém lemezek mágneses anyag, és egymáshoz egy központi orsó. Adatok rögzítéséhez mindkét felületén a lemez alkalmazunk. A modern lemezmeghajtók használunk 4-9 lemezek. Az orsó forog állandó nagy sebességgel (jellemzően 3600, 5400 vagy 7200 rpm). Minden lemez tartalmaz egy sor koncentrikus felvétel pálya. Jellemzően tracks osztva adatblokk 512 byte, néha ágazatokban. A blokkok száma rögzített egy pályán függ fizikai méretei, a lemez és a rögzítési sűrűség.
Az adatok beírása vagy olvasni a lemezeket keresztül író / olvasó fejek, egy-egy felületre. A lineáris motor egy elektro-mechanikus eszköz, amely pozícionálja a feje fölött a cél pályán. a fej általában szerelt konzolok, amelyek hajtott kocsik. A henger - egy sor pályák egyikének megfelelő helyzetben a kocsi. Mágneslemezes adattároló (LDR) egy sor ostyák, mágneses fej, kocsik, lineáris motorok plusz légmentesen zárt. A lemez eszköz úgynevezett NMD, a kapcsolódó elektronikus áramköröket.
Teljesítmény lemez függvényében szolgálati idő, amely magában foglalja a három fő részből áll: a hozzáférési idő, várakozási idő és az adatátviteli idő. Hozzáférési idő - azt az időt, hogy helyezze el a fejét, hogy a megfelelő pálya, amely a kívánt adatokat. Ez a funkció a költségek a kezdeti lépéseket, hogy gyorsítsa fel az olvasófej (körülbelül 6 ms), valamint függvényében a sávok száma, hogy keresztbe az úton, hogy a kívánt számot. Jellemző átlagos elérési ideje - azt az időt, hogy mozog a fej két véletlenszerűen kiválasztott számok vannak a tartományban 10-20 ms. Az átmenet a pálya követésére kevesebb, mint 10 ms, és a tipikusan 2 ms.
A második komponens a szolgálati idő a várakozási idő. Ahhoz, hogy a kívánt szektor felé fordult, hogy összehangolják a helyzetben a fej bizonyos időt vesz igénybe. Ezt követően lehet adatokat írni vagy olvasni. Mert a modern meghajtók, míg a teljes forgalom a tartományban 8-16 ms, és az átlagos várakozási idő 4-8 ms.
Az utolsó elem az átviteli időt, azaz a a szükséges időt a fizikai átviteli bájtok. adatátviteli idő függvénye az átvitt bájtok (blokk méretét), a fordulatszámot, a rögzítési sűrűség a pályán, és a sebességet az elektronika. Egy tipikus arány 4,1 MB / s.
A készítmény számítógépek gyakran különleges eszközöket nevezzük lemezvezérlőkhöz. Minden lemez vezérlő is csatlakoztatható több lemezre. Között a lemez vezérlő és a fő memória lehet hierarchiát adatkezelők és az autópályák, amelyek összetettsége döntően az ára a számítógépet. Mivel az átviteli idő gyakran nagyon kis része a teljes lemez hozzáférési idő, nagy teljesítményű vezérlő rendszer bontja a vonalat a lemez adatainak a pozicionálási idő, hogy más meghajtó csatlakozik a vezérlő képes továbbítani az adatokat a központi memória. Ezért a lemez hozzáférési idő növelheti az idő fölött járó vezérlő költségeket a szervezet az I / O műveletek.
Nézzük a fő összetevői a hozzáférési idő a lemez egy tipikus SCSI alrendszert. Ez az alrendszer magában foglalja a négy fő részből áll: a központi számítógép, SCSI host adapter, lemez eszköz épült a vezérlőn és a mágneslemez. Ha az operációs rendszer egy kérést kap a felhasználó, hogy végre I / O műveletek, ez teszi a kérelmet az SCSI parancs készlet. A kérő eljárás így zárva, és halasztani befejezéséig I / O műveletek (ha azt nem kér aszinkron átviteli mód). A csapat ezután küldött át a buszrendszer a fő SCSI adapter, hogy csatlakozik a szükséges merevlemez. Ezt követően a végrehajtás felelőssége interakció a cél adatkezelő és berendezések jogok a host adapter.
Ezután a hálózati adaptert kiválaszt egy céleszköz, beállításával jel SCSI busz vezérlő vezetéken (ez a művelet a kiválasztási szakasz). Természetesen SCSI busz elérhetőnek kell lennie ehhez a művelethez. Ha a céleszköz visszaad egy választ, a host adapter küldi parancsot (ez az úgynevezett parancs fázis). Ha a cél vezérlő azonnal végrehajtandó, elküldi a host adapter kért adatokat vagy állapot. A csapat is szolgált azonnal, de ha ez egy állapot kérelemre vagy parancs adatokat kér, amelyek már a cél vezérlő gyorsítótárat. Általában az adatok nem állnak rendelkezésre, és a cél adatkezelő végrehajtja az elválasztó felszabadítása SCSI busz egyéb műveletek. Ha egy írási műveletet végzünk, a fázis a parancs buszadat fázist közvetlenül követi, és az adatokat kerül a cél gyorsítótár vezérlő. belépés megerősítés általában nem fordul elő, amíg az adatok nem kerülnek a nyilvántartásba a lemez felületén.
Befejezése után az I / O művelet target vezérlő esetében a szabadság csatlakozik a fő busz illesztő, ami után az adat szakaszban (az adatok átviteléhez a cél adatkezelő HBA), és a fázis feltétele meghatározva a művelet eredményeként. Amikor a gazda adapter fogadja fázisállapottal, ellenőrzi a helyességét a befejezése a fizikai műveletek cél vezérlő és tájékoztatja az operációs rendszert.
Egyik jellemzője a SCSI I / O folyamat a nagyszámú lépést, amelyek rendszerint nem látható a felhasználó számára. Általában SCSI busz változás történik a hét szakaszból áll (kiválasztási parancs, lekapcsolás, visszakapcsolás, az adatok állami kiadás). Természetesen minden egyes fázisban van végrehajtva időt töltött a használata a gumiabroncs. Sok cél vezérlők (különösen lassú eszközöket, például mágneses szalagok és CD-k) fogyasztanak jelentős időt, hogy végre a kiválasztási fázisszétválás és visszakapcsolás.
Alkalmazások nagy teljesítményű I / O alrendszerek erősen függ a követelményeket, amelyek bemutatták. Arányuk kis számú feldolgozó nagy mennyiségű adat, hogy végre kell hajtani a lehető legrövidebb időn belül (szuperszámítógép I / O) számos egyszerű feladat, hogy működnek a kis mennyiségű adat (tranzakció-feldolgozás).
Kéri az input / output egy adott terhelés lehet jellemezni szempontjából három mutatót: a teljesítmény, várakozási idő és sávszélesség. Teljesítmény függ a szolgáltatók számát beérkezett kérelmek egységnyi idő alatt. Készenléti idő az az idő, kiszolgálásához szükséges egyéni kérelemre történik. Sávszélesség meghatározza az átvitt adatok mennyisége közötti eszközök, amelyek megkövetelik a karbantartás és az eszközök karbantartáskor.
I / O szuperszámítógép szinte teljes egészében határozza meg szekvenciális mechanizmus. Jellemzően adat át a lemezről memória nagy tömb, és az eredményeket írt a lemezre. Az ilyen alkalmazások nagy sávszélességet igénylő és alacsony késleltetésű, de jellemző az alacsony termelékenység. Ezzel ellentétben, a tranzakció-feldolgozást a rengeteg véletlen találat, viszonylag kis része a munka, és előírja a mérsékelt látencia nagyon nagy teljesítményt.
Mivel a tranzakció-feldolgozási rendszer tölti a legtöbb időt a szolgáltatás a keresési és elvárás, a technológiai fejlődés, ami csökkenti a továbbítás idejét, nem lesz nagy hatással a teljesítményre az ilyen rendszerek. Másrészt, a kutatás alkalmazások találni adatokat a kiégett egy időben, így a teljesítmény az ilyen rendszerek nagyon érzékenyek minden javul a gyártási technológia meghajtók. Amint azt az alábbiakban bemutatjuk, ez lehet szervezni mátrix meghajtó olyan módon, amely biztosítja a magas I / O teljesítmény széles körű terhelések.
Az elmúlt években, a felvétel sűrűsége merevlemezek növekszik 60% -kal évente, amikor negyedéves csökken a tárolás költségét egy megabyte 12% -kal. Szerint a cég Dataquest ez a tendencia folytatódni fog az elkövetkező két évben. Most a piacon sokféle lemezes adattároló kapacitása akár 9,1 GB. Egy átlagos elérési ideje a leggyorsabb modellek 8 ms. Például, egy merevlemezére Seagate Technology kapacitása 4,1 GB-os és az átlagos hozzáférési idő 8 ms, olyan forgási sebességgel 7200 fordulat / perc. Javítása jellemzőit lemezvezérlőkhöz alapján új szabványok Fast SCSI-2 és az Enhanced IDE. Ez várhatóan növeli az adatátviteli sebesség 13 MB / s. A megbízhatóság merevlemezek folyamatosan javul. Például, néhány vállalat hajt modellek Conner perifériák Inc. Micropolis Corp. és a Hewlett-Packard van egy MTBF 500,000-1.000.000 óra
Egy másik fejlődési irány a tároló rendszerek magneto-optikai meghajtók. Rögzítése a mágneses-optikai lemezek (MO lemezek) végezzük egy lézer interakció és a mágneses fej. A lézersugár felmelegszik Curie-pontja (a mágneses tulajdonságait az anyagveszteség hőmérséklet) a mikroszkopikus régió a rögzítési réteggel, amely, amikor a kimeneti lézer zónája lehűl, rögzítéséről a mágneses mező által indukált mágneses fej. Ennek eredményeképpen az adatok a lemezen rögzített félelem nélkül erős mágneses mezők és hőmérséklet-ingadozások. Minden funkcionális tulajdonságait lemezek hőmérsékleten tároljuk -20- +50 ° C hőmérsékleten.
MO lemezek rosszabb hagyományos merevlemez csak az adatok elérési ideje. Elérte a MO lemez hozzáférési idő 19 ms. A magneto-optikai lemez elve megköveteli az előzetes adatok törlése a felvétel előtt, és ennek megfelelően további forgalom MO lemezt. Azonban az utóbbi időben elkészült kutatások SONY és az IBM azt mutatták, hogy ez a korlátozás is megszűnt, és a felvételi sűrűség MO lemezek növelhető többször. Minden más tekintetben, MO lemezek jobbak a merevlemezre.
A magneto-optikai lemezmeghajtó használ cserélhető lemezek, amely gyakorlatilag korlátlan kapacitást. Az ára adattároló egység az MO lemez többször kevesebbet, mint a tárolás költségét az azonos mennyiségű adat a merevlemezen.
Ma a MO meghajtó piac kínál több mint 150 modell a különböző cégek. Egyik vezetője ezen a piacon veszi a cég Pinnacle Micro Inc. Például annak meghajtó Sierra 1.3 Gbyte biztosít átlagos elérési idő 19 ms, a Mean Time Between Failure 80.000 óra. Helyi hálózatok és szerverek cég Pinnacle Micro munkaállomások széles választékát kínálja a multi-meghajtó rendszerek, 20, 40, 120, 186 és GB még 4 TB. A magas rendelkezésre állású rendszerek Pinnacle Micro közlemény lemeztömböt Array Optical Disk System, amely hatásos adatelérési idő nem több, mint 11 ms adatátviteli sebességgel akár 10 MB / s.