Бройдо В.Л., Ильина О.П. Архитектура ЭВМ и систем (2006) (1186249), страница 47
Текст из файла (страница 47)
Дисковые массивы йА10 В машинах-серверах баз данных и в суперкомпьютерах часто применяются дисковые массивы ЯА1Р (Кег!шк!апФ Аггау о( 1пехрепяуе Ейзкз — массив недорогих дисков с избыточностью), в которых несколько запоминаюших устройств на жестких дисках объединены в один большой накопитель, обслуживаемый специальным КАП)-контроллером. Отличительной особенностью КА?Р-массивов является то, что в них используются основанные на введении информационной избыточности методы обеспечения достоверности информации, существенно повышаюшие надежность работы системы (при обнаружении искаженной информации она автоматически корректируется, а неисправный накопитель в режиме Р!ц8 й Р!ау замещается исправным). В качестве концепции компоновки дисковых массивов КА1Р была впервые представлена в 1987 году инженерами из калифорнийского университета в Беркли, которые описали пять уровней конфигурации КА11) (КАП) 1-5).
Позже к ним были добавлены КА111 0 и КА10 6: (2 0-й уровень осушествляег расщепление дисков (т!!й зсг! рр1пй), записывая данные в виде дорожек поочередно на каждом диске массива без контроля четности. Это единственный уровень, не обеспечиваюший устойчивость к отказам; гг4 Глава 11. Запоминающие устройства ПК (з 1-й уровень использует два диска, второй из которых является точной (зеркальной) копией первого. Массивы КА1Р 1 являются самыми распространенными отказоустойчивыми массивами. При этой организации обеспечивается сохранность информации и работоспособность системы при отказе одного из дисков. Ы 2-й уровень использует несколько дисков специально для хранения контрольных сумм и обеспечивает самый сложный функционально и самый эффективный метод исправления ошибок; (з 3-й уровень включает четыре диска: три являются информационными, а последний хранит контрольные суммы, предназначенные для исправления ошибок в первых трех; (3 4-й и 5-й уровни используют диски, на каждом из которых хранятся свои собственные контрольные суммы.
(3 6-й уровень — КАП) 5, дополненный резервными дисковыми контроллерами, вентиляторами, шинами и др. Дисковые массивы второго (КА1Р 6, КАП) 7) и третьего поколения (КА1Г! 10, КА10 30, КА1Р 50) поколений используют различные сочетания базовой компоновки.
Имеется и иная современная классификация КАП)-массивов. В частности, они разделены на три группы: (з РК1)Я вЂ” Ра!1цге Кетйзтапс Эата Яузгеш, обеспечиваюшие зашиту данных при сбое компонента системы; (3 РТГ18 — Ра!!цге То!егапг Р!зЬ Бузгеш, обеспечиваюшие непрерывную доступность данных при сбое компонента системы; !3 1)Т1)Я вЂ” Ейзазгег То! егапг Пзй Бузгеш, гарантирующие доступ к данным даже в случае полного выхода из строя одной из систем, находящейся в локальной территориальной зоне. Современные дисковые массивы могут объединять 160 и более физических дисков любой емкости, формируюших до 320 и более логических дисков; имеют внутренний кэш от 32 до 1000 Мбайт и разъемы для подключения внешних интерфейсов типа 5С51 или Р!Ъге СЬаппе1.
Внутренняя шина контроллера имеет пропускную способность 85 Мбайт/с, при использовании Р1Ьге СЬаппе1 — до 200 Мбайт/с. Информационная емкость дисковых массивов КА1?) — от 300 до 15 000 Гбайт (типичные параметры: 160 дисков общей емкостью 750 Гбайт). Для сравнения: памяти емкостью 100 Тбайт вполне достаточно, чтобы записать содержимое всех хранилиш Российской государственной национальной библиотеки (бывшей Библиотеки им. В. И. Ленина), иными словами, 14 млн томов по 1600 страниц в каждом, которые протянулись на 100 км шкафов с 10 полками в каждом. Среднее время наработки на отказ в дисковых массивах КА11Э вЂ” сотни тысяч часов, а для 2-го уровня компоновки — до миллиона часов.
В обычных НМД это значение не превышает тысячи часов. Основные направления улучшения характеристик НЖМД: (з использование высокоэффективных дисковых интерфейсов (ЕП)Е, 5С51); (3 использование более совершенных магниторезистивных головок, позволяюших увеличить плотность записи и, следовательно, емкость диска и скорость обмена данными (без увеличения скорости вращения диска);.
225 Внешние запоминающие устройства О применение зонной записи, при которой на внешних дорожках диска размещается больше данных, чем на внутренних; О эффективное кэширование диска. Накопители на гибких магнитных дисках Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД, флоппи-дисководы, Р!орру Р!зх Рпуе, РРР) — устройства, предназначенные для записи и чтения информации с гибких магнитных дисков (ГМД, дискет). Дискеты позволяют переносить документы и программы с одного компьютера на другой, а также хранить данные, не используемые постоянно на компьютере.
На гибком магнитном диске магнитный слой наносится на гибкую основу. Используемые в ПК ГМД имеют форм-фактор 5,25 дюйма (133 мм) и 3,5 дюйма (89 мм). Емкость ГМД колеблется в пределах от 180 Кбайт до 2,88 Мбайт. ГМД диаметром 5,25 дюйма помещается в плотный гибкий конверт, а 3,5-дюймовый — в пластмассовую кассету для защиты от пыли и механических повреждений. Конструктивно ГМД диаметром 133 мм изготавливается из гибкого пластика (лавсана), покрытого износоустойчивым ферролаком, и помещается в футляр- конверт. Дискета имеет две прорези: центральное отверстие для соединения с дисководом н смещенное от центра небольшое отверстие (обычно скрытое футляром), определяющее радиус-вектор начала всех дорожек на ГМД.
Футляр также имеет несколько прорезей: центральное, чуть больше отверстия на дискете; широкое окно для считывающих и записывающих магнитных головок и боковой вырез в виде прямоугольника, закрытие которого липкой лентой, например, защищает диск от записи и стирания информации. Дисководы, поддерживающие 5,25-дюймовые диски, считаются устаревшими, на новые компьютеры не устанавливаются и сейчас встречаются крайне редко. ГМД диаметром 89 мм имеет более жесткую конструкцию, тщательнее защищен от внешних воздействий (для предохранения поверхности магнитного слоя от повреждения окно для считывания-записи информации в нерабочем состоянии закрыто пружинящей шторкой), но, в принципе, имеет примерно те же конструктивные элементы. Режим запрета записи на этих дисках устанавливается специальным переключателем, расположенным в одном из углов дискеты.
Основные характеристики некоторых типов НГМД приведены в табл. 11.6. В последние годы применяются дискеты с тефлоновым покрытием (например ЧегЪатпп Раса Ые Р1пз), которое предохраняет магнитный слой и записанную на нем информацию от грязи, пыли, воды, жира, отпечатков пальцев и даже от растворителей типа ацетона. Возможная емкость 3,5-дюймового диска РаСа Ые Р1пз — 2,88 Мбайт. Следует упомянуть и ГМД «бо апутуЬегев, распространяемые у нас в стране под названием «Вездеход», — они также обладают стойкостью к различным внешним воздействиям: температуре, влажности, запыленности.
226 Глава 11. Запоминающие устройства ПК Таблица 11.6. Основные характеристики НГМД Тнп ГМД Пврвметр 39 мм (3,6 дюйма) 133 мм (6,26 дюйма) Полная емкость, Кбайт 1600 500 1000 1000 1600 Рабочая емкость после форма- тирования, Кбайт 720 1200 720 1440 360 Плотность записи, бнт/мм 233 380 343 558 231 5,3 3,8 3,8 5,3 Плотность дорожек, доро- жек/мм 1,9 80 80 80 80 Число дорожек на одной сто- роне диска 40 Число поверхностей, сторон 100 80 100 Среднее время доступа,мс 80 150 Скорость передачи, Кбайт/с 80 50 50 Скорость вращения, оборо- тов/мнн 360 300 300 360 300 15 18 Число секторов 512 5!2 512 512 512 Емкость сектора дорожки, байт Основными компонентами наиболее распространенного 3,5-дюймового флоппидисковода являются: дискетная рама, внутрь которой вставляется диск; шпнндельный двигатель, обеспечивающий вращение диска с постоянной скоростью 300 оборотов/мин; блок головок с приводом и плата электроники.
Основные функции управления дисководом реализуются встроенным в материнскую плату контроллером РПО. Он осуществляет кодирование информации, поиск дорожек и секторов, синхронизацию, коррекцию ошибок. Интерфейс дисковода формирует сигналы выбора устройства (интерфейс 1РЕ для 1ВМ РС позволяет подключать к контроллеру до двух устройств РРО), запуска двигателя (двигатель РОВ включается только при обращении к диску, в отличие от двигателя Н1)1), который вращает диск постоянно), перемещения головок на один шаг и т. д. Запись информации на диск осуществляется методом МРМ (Мой((ес( Ргейпепсу Модо!а((оп — модифицированная частотная модуляция). Стандартный формат ГМД типа НР (Н(8Ь Эепз((у — высокая плотность)— 80 дорожек на каждой из сторон, 18 секторов по 512 байт на дорожке.
Уплотненный формат — 82 или 84 дорожки, до 20 секторов по 512 байт или до 11 секторов по 1024 байт. Структура записи данных вдоль дорожки диска показана на рис. 11.9. 227 Внешние запоминающие устройства Рис. 11.9. Структура записи на дороике гибкого диска Данные содержат служебную и рабочую (данные пользователя) информацию. Служебная информация необходима для синхронизации работы НГМД.
Она идентифицирует: 0 дорожку и включает домаркерный промежуток (ДМП), маркер начала дорожки (МНД), послемаркерный промежуток (ПМП); 0 сектор и включает маркер сектора (МС), доинформационный промежуток (ДИП), маркер данных (МД), данные, контрольные коды (КК), послеинформационный промежуток (ПИП); 0 маркер сектора, который содержит адресный маркер (АМ), адрес дорожки (АД), номер стороны дискеты (НС), адрес сектора на дорожке (АС) и контрольные коды (КК). Все промежутки заполняются нулевыми байтами и используются для создания временнйх интервалов при чтении-записи, необходимых системе управления. Маркер, или метка, — это определенный для каждого признака идентифицирующий код.
Контрольные коды вводятся для проверки достоверности информации на дорожке. В ПК используются также диски с высокой плотностью записи, для более точного позиционирования магнитной головки на поверхности которых применяется лазерный луч. По внешнему виду эти диски напоминают 3,5-дюймовые (реже 5,25-дюймовые) диски, но имеют более жесткую конструкцию. Среди накопителей, используюших такие диски, следует назвать: 0 накопители на флоптических дисках; С1 накопители сверхвысокой плотности записи; И дисководы 21р. 228 Глава 11.
Запоминающие устройства ПК Накопители на флоптических дисках Накопители на флоптических дисках выполняют обычную магнитную запись информации, но с существенно большей плотностью размещения дорожек на поверхности диска. Такая плотность достигается по причине наличия на дисках специальных нанесенных лазерным лучом серводорожек, служа1цих при считывании-записи базой для позиционирования лазерного луча и, соответственно, магнитной головки, жестко связанной с лазером. Емкость флоптических дисков варьируется от 20,8 до 120 Мбайт. Примером такого дисковода может служить Е5-120 — дисковод гибких магнитных дисков с лазерным приводом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
