Леция 8: Дисковая подсистема ввода-вывода
Система адресации CHS
01
03
02
04
Компоненты CHS
C (цилиндр), H (головка), S (сектор) - основные элементы адресации данных на жестком диске.
Физическая структура
Пакет пластин с магнитным слоем, дорожки, сектора и кластеры формируют организацию дискового накопителя.
Расчет емкости
Vd=C×H×S×Vs, где Vs - емкость сектора, определяет общую емкость диска.
Низкоуровневое форматирование
Специальная процедура создания или удаления физической структуры носителя на заводе-изготовителе.
Физическая организация накопителя
01
02
03
04
Структура накопителя
Пакет пластин с магнитным слоем, шпиндель, шаговый электродвигатель и головки чтения-записи.
CHS адресация
Цилиндр (C), головка (H), сектор (S) - система для доступа к данным на диске.
Элементы структуры
Магнитные дорожки, сектора, кластеры формируют физическую организацию пластины накопителя.
Емкость диска
Рассчитывается по формуле Vd=C×H×S×Vs, где Vs - емкость сектора.
Емкость пакета диска
1
Формула расчета
Vd=C × H × S × Vs, где Vs – емкость сектора.
2
Компоненты CHS
C (цилиндр), H (головка), S (сектор) – система адресации дисковых накопителей.
3
Физическая структура
Пакет пластин с магнитными дорожками, секторами и кластерами определяет общую емкость диска.
Низкоуровневое форматирование
Физическая структура диска
Формирование дорожек, секторов и кластеров на заводе-изготовителе.
Процесс форматирования
Удаление или создание физической структуры с помощью специального ПО.
Элементы структуры
Магнитные дорожки, сектора, блоки данных и кластеры как основные компоненты.
Емкость диска
Расчет по формуле Vd=C×H×S×Vs, где Vs - емкость сектора.
Кэширование данных
Использование буфера
Применение оперативной памяти для ускорения работы с диском.
01
Отложенная запись
Данные помещаются в кэш, программа продолжает работу, запись выполняется позже фоновыми процессами.
02
Упреждающее чтение
Считываются требуемые блоки и соседние данные для оптимизации доступа.
03
Отложенная запись
Принцип работы
Данные помещаются в кэш оперативной памяти, программа продолжает работу без ожидания.
Фоновая запись
Содержимое буфера записывается на диск позже фоновыми процессами.
Преимущества метода
Увеличивает скорость работы программы, оптимизирует доступ к диску.
Упреждающее чтение
Принцип работы
Считывание требуемых блоков данных и соседних блоков с диска.
Цель метода
Ускорение доступа к данным путем предварительной загрузки в кэш.
Преимущества
Повышение производительности за счет минимизации обращений к диску.
Применение
Используется как стратегия кэширования для оптимизации работы дисковой подсистемы.
Стратегии чтения SSTF
1
3
Наименьшее время поиска
Выбор запроса с минимальным перемещением между цилиндрами, независимо от очереди.
2
Достоинства
Максимальная пропускная способность системы при обработке дисковых запросов.
Недостатки
Дискриминация запросов и концентрация обслуживания в определенных областях диска.
Методы сканирования Scan
Метод Scan
Движение головок в обоих направлениях, обслуживая запросы по пути.
Next-Step Scan
Обслуживает только существующие запросы, новые формируют очередь для обратного хода.
C-Scan
Циклическое движение от наружных к внутренним дорожкам с возвратом без обслуживания.
Преимущества
Исключает дискриминацию запросов к крайним цилиндрам, обеспечивает "элеваторную дисциплину" обслуживания.
Циклическое сканирование C-Scan
Принцип работы
Циклическое движение головок от наружной дорожки к внутренним с обслуживанием запросов.
Обработка запросов
Новые запросы обрабатываются при следующем проходе, а не попутно.
Преимущества
Исключает дискриминацию запросов к крайним цилиндрам, обеспечивая равномерное обслуживание.
Элеваторная дисциплина
Метод организации доступа, напоминающий работу лифта в одном направлении.