ParsX.com
پذیرش پروژه از دانشجویی ... تا سازمانی 09376225339
 
   ProfileProfile   Log in to check your private messagesLog in to check your private messages  |  FAQFAQ   SearchSearch   MemberlistMemberlist   UsergroupsUsergroups Log inLog in   RegisterRegister 

آشنايي با انواع ديسكهاي سخت و نرم

 
Post new topic   Reply to topic    ParsX.com Forum Index -> ذخيره و بازيابي اطلاعات - سيستم و ساختار فايلها
View previous topic :: View next topic  
Author Message
vahid
بي تو هرگز


Joined: 26 Nov 2004
Posts: 2973
Location: Tehran

PostPosted: Wed Mar 16, 2005 10:14 pm    Post subject: آشنايي با انواع ديسكهاي سخت و نرم Reply with quote

ديسك مغناطيسي :
رسانه اي است گردان با امكان دستيابي مستقيم به داده هاي ذخيره شده و به ان اصطلاحا Direct Access Device DASD گويند . در اساس صفحه ايست مغناطيسي و گردان حول محوري عمودي هر دو رويه صفحه پوشيده است از غشا فرو مغناطيسي به ضخامت چند هزارم ميلي متر و با شيارهايي به صورت دوائر متحد المركز .
فاصله هر دو شيار حدودا 0.02 اينچ است هر چه ضخامت غشا مغناطيس رويه بيشتر باشد درصد استفاده از رويه كمتر است داده ها به صورت رشته بيتي روي شيارها ضبط ميشوند تكنيك ضبط اطلاعات معمولا به صورت كد كردن فاز PE است .
درايو ديسك مجهز است به نوك خواندن / نوشتن متصل به بازويي كه ميتواند بررويه ديسك حركت كند و در نوعي از ديسك ها( ديسك هاي ثابت) اين بازو ثابت است .
از انجا كه ديسك با سرعت ثابتي به طور مداوم در چرخش است . لزا نوك خواندن/ نوشتن بايد با رويه فاصله بسيار اندكي داشته باشد در فاصله بين نوك و رويه هواي تصفيه شده جريان دارد . هر گونه الودگي هوا باعث خدشه دار شدن رويه ميشود .
رده بندي ديسكها :
از نظر امكان جابجا شدن : ديسك هاي ثابت Fixed و ديسكهاي جابجا شدني montable
از نظر ثابت يا متحرك بودن نوك خواندن / نوشتن : ديسك هاي با نوك ثابت fixed head و ديسك هاي با نوك متحرك
در ديسكهاي با نوك خواندن / نوشتن ثابت بازويي كه به نوك متصل است حركت نميكند و در ديسكهاي با نوك متحرك اين بازو با رويه ديسك در مسير شعاع حركت دارد و ازشياري به شيار ديگر جابجا ميشود /با مكانيسمي هيدروليكي و گاه الكترو مكانيكي .
در ديسكهاي با نوك ثابت هر شيار نوك خواندن/ نوشتن خاص خود را دارد و نيازي به حركت بازوي ديسك براي رفتن از يك شيار به شيار ديگر نيست . اينگونه ديسكها سريعتر و البته گرانتر هستند .
از نظر تعداد صفحاتي كه روي محور عمودي جايگذاري ميشوند : ديسكهاي تك صفحه اي و ديسك هاي چند صفحه اي single/ multiple platter ديسك هاي چند صفحه اي را اصطلاحا pack ميگويند يك پك با n صفحه داراي 2n رويه است كه 2n-2 رويه دارد كه دو رويه كاهش ميابد چرا كه دو رويه بالايي و پاييني در كل ديسك براي حفاظت بيشتر به كار ميروند .
از نظر جنس صفحه :
دو نوع ديسك وجود دارد : ديسك سخت hard DISK ديسك انعطاف پذير FLOPPY DISK ديسك سخت معمولا از جنس المينيوم است و ديسك انعطاف پذير از جنس نوعي پلاستيك .
تقسيمات ديسك :
استوانه CYLINDER تمام شيارهاي هم شعاع تشكيل يك استوانه ميدهند . يك ديسك پك به تعداد شيارهاي هر رويه استوانه دارد .
شيار TRACK : محل ضبط بيتهاي اطلاعات در هر رويه است . شيارها به صورت دو دايره متحد المركز هستند .
قطاع يا سكتور SECTOR تقسيماتي است از شيار/ هر شيار از تعدادي سكتور تشكيل شده است
پارامترهاي زماني :
زمان استوانه جويي seek time : زماني است كه براي رسيدن نوك خواندن/نوشتن به استوانه مورد نظر لازم است . اين زمان در ديسكهاي با نوك ثابت صفر است . متوسط اين زمان را با s نمايش ميدهيم .
زمان درنگ دوراني rotational latency زماني است كه پس از رسيدن نوك خواندن/ نوشتن به استوانه مورد نظر بايد سپري شود تا “اغاز داده “مورد نظر به زير نوك برسد . متوسط اين زمان را با r نشان ميدهند . كه نصف زمان لازم براي يك دور ديسك يعني 2r است .
زمان يك دور ديسك از تعداد دورهاي ديسك در دقيقه بدست مي ايد .
تعداد دور در دقيقه را با rotation per minute rpm نمايش ميدهند .
متوسط زمان استوانه جويي و درنگ دوراني در مدل هاي مختلف ديسك متفاوت است .
نرخ انتقال : تعداد بايت كه در يك ثانيه از رسانه قابل انتقال است . اغلب واحد ان بايت در ثانيه است . نرخ انتقال اسمي توسط كارخانه معين ميشود و نرخ انتقال واقعي قابل محاسبه است . مثلا نرخ انتقال ديسك ميتواند حدود 5 مگابيت در ثانيه باشد .
ساير پرامتر ها : رويه در واحد / شيارد در رويه / سكتور در شيار/ اندازه سكتور / ظرفيت شيار و چگالي
نحوه نشست داده ها روي ديسك :
داده به صورت رشته هاي بيتي روي شيارها مينشينند . البته چگالي ضبط داده ها در شيارهاي بيروني كمتر از شيارهاي دروني است . در تكنولوژي هاي اخير تلاش بر اين است كه تراكم درتمام شيارها يكسان باشد چگالي با تراكم ديسك با واحد بايت در اينچ مربع بيان ميشود . بيت ها به طور سريال روي شيار يك رويه (توسط يك نوك ) و در برخي ديگر با استفاده از چندين نوك روي شيا روريه هاي مختلف به طور موازي parallel ذخيره ميشوند .
معمولا فايلها با شروع از يك استوانه / استوانه به استوانه روي ديسك مينشينند ركوردهاي فايل ميتواننند بلاك بندي شده يا بلاك بندي نشده باشند .
فرمت بندي شيار : اين فورمت بندي در سيستمهاي مختلف متفاوت است و و بطور كلي به دو دسته سخت افزاري و نرم افزاري hard sector , soft sector تقسيم ميشود كه هر يك ويژگيهاي خاص خود را دارد . در فورمت بندي سخت افزاري تفسيمات شيار كه به سكتور موسوم است . از قبل طراحي شده و ثابت اند حال انكه در فرمت بندي نرم افزاري تغيير تقسيمات روي صفحه از طريق نرم افزاري امكانپذير است و به ان اصطلاحا فرمت بندي با سكتور ازاد free sector نيز ميگويند .
Quote:
فلاپي ديسك floppy disk

از رسانه هاي ذخيره سازي با دستيابي مستقيم است كه جنس ان از نوعي پلاستيك است كه سختي ديسك سخت را ندارد فلاپي در محفظه اي پاكت مانند جاي دارد / بدليل حفاظت ان از تماس هاي خارجي و به منظور ثابت نگهداشتن ان .
روي پاكت روزنه اي تعبيه شده است كه از طريق ان نوك خواندن/نوشتن تحت كنترل گرداننده ديسك به صطح ديسك دسترسي دارد .
نوك خواندن /نوشتن در ديسكهاي انعطاف پذير به ديسك ميچسبد در حاليكه در ديسكهاي سخت نوك با ديسك فاصله كنم و كنترل شده دارد .
اين ديسكها ميتوانند يكطرفه يا دو طرفه باشند . اگر هر دورويه ان پوشش مغناطيسي داشته باشد در اين صورت روزنه در دو طرف پاكت ايجا د ميشود موسوم به رويه صفر و رويه يك .
داده ها بصورت سريال روي شيارها ذخيره ميشوند .
براي جلوگيري از نوشتن روي فلاپي كافيست با چسباندن برچسبي كاغذي روي ان از گرداننده ديسك براي نوشتن روي ان جلوگيري كرد .
روي پاكت سوراخي وجود دارد كه به منظور تشخيص اغاز شيار به كار ميرود كه به index hole موسوم است . يعني تشخيص محل شروع سكتور شماره صفر از هر شيار.
در واقع سكتور صفر به روش سخت افزاري و باقي سكتورها به روش نرم افزاري مشخص ميشوند .
فلاپي در اندازه هاي مختلف ساخته ميشود كه مرسوم ان 3.25 اينچي است
ظرفيت : 100 تا 1000 كيلو بايت و مرسوم ان 1.34 مگابايت است .
شيارها معمولا از بيرون به سمت داخل و از صفر شماره گذاري ميشوند . بيروني ترين شيار شماره صفر دارد و در شيارهاي داخلي بيتها به يكديگر نزديكترند . در هر سكتور اقلب نيم كيلو بايت يا 512 بايت اطلاعات ذخيره ميشود .
طول سكتورها در شيارهاي خارجي بيشتر از داخلي است . د ر نتيجه چگالي اطلاعات در شيارهاي داخلي بيشتراست . بعبارتي در شيارهاي خارجي مقداري از فضاي اطلاعاتي به هدر رفته است .
در هارد ديسكهاي امروزي براي اضافه كردن ظرفيت اطلاعاتي روش خاصي را به كار ميبرند باين ترتيب كه سطح ديسك را به zone ها يا منطقه هايي تقسيم ميكنند هر zone شامل تعدادي شيار است .
تعاد سكتورد در هر شياردر يك zone ‌بخصوص برابراست ولي اين تعداد درzone هاي متفاوت مختلف است . اين تقسيم بندي توسط مدار كنترل كننده روي هارد ديسك به گونه اي شبيه سازي ميگردد كه سيستم عامل و برنامه ها اين تغييرات را نميبينند و ديسك را مشابه يك ديسك ساده فرض ميكينيد .
بنابراين در افلب ديسكهاي امروزي در شيارهاي بيروني تعداد سكتورها بيشتر از شيارهاي داخلي است .
اين ديسك ها به Integrated Device Electronics IDE موسوم است .
اهميت سيلندر در انستكه تمام داده هاي روي يك سيلندر ميتواند بدون حركت دادن بازوي هد دستيابي شود اين حركت بازو اغلب كندترين بخش خواندن اطلاعات از روي ديسك است . بنابراين هنگام ذخيره سازي سعي ميشود حتي الامكان يك فايل برروي شيارهاي يك سيلندر ذخيره گردد . توجه كنيد كه همه هدها با هم جلو و عقب ميروند .

فلاپي ديسكها مانند نوار جهت تهيه پشتيبان ويا نقل و انتقال داده ها استفاده ميشوند .
در ديسكهاي معمولي چگالي داده ها در شيارهاي خارجي كمتر از شيارهاي داخلي است . ولي در ديسكهايي كه از تكنيك zone استفاده ميكننند چگالي در تمام شيارها تقريبا يكسان است .
Quote:
زمان s در محيطهاي چند كاربره بيشتر از محيطهاي تك كاربره است .
زمان r نصف زمان لازم جهت يك دور چرخيدن ديسك است .

زمان استقرار setting time
هنگامي كه هد برروي سيلندري ميرسد مدت زمان كوتاهي در حال لرزش خواهد بود تا كاملا روي سيلندر مستقر شود عموما اين زمان را جزو زمانهاي پيگرد در نظر ميگيرند و بصورت جداگانه مورد بررسي قرار نميگيرد .
متوسط زمان بي عيبي متوسط زماني است كه ديسك ميتواند بدون ايراد كاركند مثلا ميتواند اين زمان 400 هزار ساعت باشد Mean Time To Failure MTTF
در سطح پايين واحد ردو بدل اطلاعات بين كنترلر ديسك و كامپيوتر يك سكتور اغلب 512 بايت ميباشد . يعني براي دستيابي به يك بايت مورد نظر سيستم عامل سكتور حاوي ان بايت را يافته و كل ان سكتور در ناحيه اي به نام بافر خوانده شده و سپس بايت مورد نظر در ان بافر بازيابي ميشود ولي اقلب سيستم عاملها براي ردو بدل اطلاعات از واحد بزرگتري كه از چند سكتور كنار هم تشكيل يافته است استفاده ميكنند .
مثلا در سيستم عامل DOS بخش مديريت فايل/ فايل را بعنوان مجموعه از كلاسترها cluster در نظر ميگيرد .
هر كلاستر از تعداد مشخصي سكتورهاي پيوسته تشكيل يافته است . البته استفاده از مفهوم كلاسترها باعث مشكل پراكندگي داخلي internal fragmentation ميشود . به اين معني كه مثلا اگر هر كلاستر دو سكتور 512 بايت باشد انگاه براي ذخيره 1025 بايت دو كلاستر ( 4 سكتور) در نظر گرفته شده و بدين ترتيب 1023 بايد در كلاستر دوم به هدر ميرود .
در اكثر سيستم عاملها جهت استفاده بهينه از ديسك يك فايل ميتواند بصورت گسسته برروي هاردذخير گردد بديهي است كه در اين حالت زمان حركت هد و در نتيجه خواندن فايل افزايش مي يابد . بنابراين بايد سعي شود كه حتي الامكان يك فايل از كلاسترهاي پيوسته و كنارهم تشكيل يابد . در اين حالت اصطلاحا گفته ميشود كه فايل حاوي يك حد extent ست .
اگر روي ديسكي فايلهاي بزرگي ذخيره شوند پردازش انها بصورت ترتيبي است بهتر است كه اندازه كلاستر ها بزگ باشد برعكس اگر روي ديسك فايلهاي كوچك ذخيره ميشود كه دستيابي به انها بصورت تصادفي است بهتر است كه اندازه كلاسترها كوچك باشد .
Back to top
vahid
بي تو هرگز


Joined: 26 Nov 2004
Posts: 2973
Location: Tehran

PostPosted: Wed Mar 16, 2005 10:24 pm    Post subject: Reply with quote

سرعت : همان سرعتي كه نوار از زير هد رد ميشود را سرعت ديسك ميگويند . اين سرعت بايد به گونه اي هماهنگ شود كه كم و زياد شدن ان در سيستم باعث بروز خطا در خواندن اطلاعات نشود . در نتيجه سرعت نوار با پهناي باند هد بايد نسبت داشته باشد .
سرعت حس :
sense speed سرعت گردش نوار بايد به سرعت معيني برسد تا سيستم بتواند درست كار كند يعني سرعت بايد در حدي باشد كه اطلاعات براي هد خواندن نوشتن قابل تشخيص باشد .
GAP ايجاد گپ بين اطلاعات ضبط شده در نوار به ان دليل است كه نوار براي ايستادن و دوباره راه افتادن به فضايي جهت رسيدن به سرعت حس دارد .
دو مشكل اساسي در استفاده از نوار وجود gap و در ضمن كند بودن ان است .
كاربرد نوار بيشتر براي پشتيباني گيري از اطلاعات است و در كارهاي ترتيبي كاربرد دارد .
جهت بهبود نوار ‍‍/ گرامافون اختراع شد كه اين گرامافون از يك شيار تشكيل ميشد به اينصورت كه از بيروني ترين بخش ديسك گرامافون / شيار شروع ميشد و بصورت حلزوني به دور خود ميپيچيد تا اينكه به داخل ديسك ختم ميشد . اما باز هم مشكل ترتيبي بودن اطلاعات را داشت . و ان مشكلات نوار باز هم در ان ديده ميشد .
بنابراين به جاي انكه از يك دايره مارپيچ استفاده شود از چند دايره هم مركز استفاده شد كه به ان ديسك ميگويند .
اين دايره ها نقاط مغناطيسي به هم پيوسته اي هستند كه به انها ترك ميگويند .
در يك نوار مغناطيسي حركت نوار و هد در يك سمت است .
اطلاعات در ديسك شيار به شيار از خارج به سمت داخل پر ميشوند . تعداد ترك هاي يك ديسك را سيستم بايد بداند چرا كه از ان مانند ادرس استفاده ميكند . تركها از خارج به سمت داخل شماره گذاري ميشوند .
اگر قرار بود اطلاعات در ديسك بصورتي كه در نوارضبط ميشود ضبط ميشد انگاه هم بايد شماره ترك ها مشخص ميشد و هم انكه حركت هد افزايش ميافت و در نتيجه تمام مدت هد بايد براي حركت بين شيارها به سرعت انتقال و كاهش سرعت انتقال ميرسيد .
شيارها خود به اجزايي به نام سكتور تقسيم ميشوند .
از انجايي كه هارد ديسك مدام در حال چرخش است گپ ايجاد نميشود .
سكتور ها تقسيم بندي روي ترك ها هستند .
اگر فرض كنيم كه ظرفيت تمامي ترك ها يكي باشد بايستي چگالي ترك هاي داخلي بيشتر از خارجي باشد .
اگر شيارها يك اندازه باشند مديريت داده ها در ديسك ساده تر ميشود
براي ادرس دهي به شماره ترك و سكتور نيازداريم كه همزمان ادرس دهي ميشوند .
seek time كه با s نمايش ميدهند مدت زماني است كه طول ميكشد هد از نقطه اي به نقطه ديگر برسد هد تنها حركت افقي در شعاع ديسك دارد و پس از رسيدن به شيار مورد نظر مي ايستد و گردش ديسك سكتور مورد نظر را پيدا ميكند .
rotation time + seek time = access time

براي كاهش اكسس تايم حركت هد را بازياد كردن تعداد هدها ميتوان كاهش داد .
سرعت گردش ديسك را تاحدي ميتوانيم افزايش دهيم كه قابليت تفكيك داشته باشد
هاردديسك يك ديوايس ذخيره سازي با دسترسي مستقيم است
DASD : Diret Access Storage Device

هارد ديسك مدام در حال گردش است و چون مدام ميچرخد گپ ايجاد نميشود .
بصورت استاندارد ترك 0 هر ديسك اطلاعات كنترلي ديسك (‌تعداد ترك /‍ سكتور در ترك ) را در بر دارد اين به ان دليل است كه هد در اولين جايي كه قرار گرفغت متوجه خصوصيات ديسك ميشود .
در ضمن سكتور صفر هر ترك اطلاعات كنترلي همان ترك را در بر دارد .
FAT File Allocation Table

اين اطلاعات در جدولي به نام FAT قرار ميگيرد .
طبقه بندي ديسك ها
ديسك ها يا نرم هستند يا سخت ( از نظر جنس)
ديسك يا ثابت است يا متحرك
هد خواندن / نوشتن يا ثابت است يا متحرك
هرگاه به تعداد ترك ها هد نداشتيم بازو متحرك ميشود و گرنه بازو ثابت ميماند
از نظر تعداد ديسك ها به مجموعه ديسك ها disk pack ميگوييم . بنابراين هر ديسك بايد حداقل يك هد داشته باشد .
سيلندر : به ترك هاي همشماره در ديسك ها سيلندر گوييم كه جز تقسيم بندي هاي ديسك است .
چهار بازوي ديسك همزمان با هم حركت ميكنند در نتيجه اطلاعات بهتر است سيلندري پر شوند . در نتيجه با يك seek time ميتوانيم چهار ترك در يك ديسك پك چهار تايي را پر كنيم .
از نظر تعداد رويه ها ( يك رويه در ديسك يعني فقط يك طرف ان مغناطيسي است و دو رويه يعني دو طرف ان مغناطيسي است )در نتيجه تعداد هد ها دوشاخه ميشود .
Back to top
Display posts from previous:   
Post new topic   Reply to topic    ParsX.com Forum Index -> ذخيره و بازيابي اطلاعات - سيستم و ساختار فايلها All times are GMT + 3.5 Hours
Page 1 of 1

 
Jump to:  
You cannot post new topics in this forum
You cannot reply to topics in this forum
You cannot edit your posts in this forum
You cannot delete your posts in this forum
You cannot vote in polls in this forum