体系结构第6章 输入输出系统 第1讲.ppt

* 简单构成。 * 当前的主流转速～7200 * 逻辑划分 * 寻道时间比较长。 * 外部传输率：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；被称为突发数据传输率（Burst Data Transfer Rate）。外部数据传输率和磁盘的接口有关，目前已有IDE、EIDE、Ultra-EIDE、SCSI、Fast and Wide-SCSI、FC-AL等接口。ATA-6接口的速度已经达到133MB/s。 * 内部数据传输率：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。也被称作硬盘的持续传输率（Sustained Transfer Rate），它取决于硬盘的转速和盘片位密度。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。外部传输率是以内部传输率为基础的，有效地提高硬盘的内部传输率才能对磁盘性能有最直接、最明显的提升。 * * 提高转速。旋转速度越高，数据就可以越快到达驱动器读写头能够接触的位置。目前硬盘最大转速为15000RPM。但转速提高也带来一些弊端，例如工作噪音和发热量变大，工作状态下的抗冲击能力也有所下降等。 提高记录密度。目前采用的技术主要有：提高单碟容量以及改进信号处理技术。由于单碟容量越大的硬盘数据密度越高，磁头的寻道频率与移动距离可以相应的减少，从而减少了平均寻道时间，内部传输速率也得到了提高。 在传统的纵向记录技术中，为了提高面密度以增加总的存储容量，必须压缩数据位并使其更紧密地排列在一起。然而，如果数据位太小，为其定位的磁能也会相应减小；小到一定程度后热能就可能会使其退磁，存储的数据就会丢失，这一现象被称为超顺磁性。为了避免超顺磁性效应，磁盘介质制造商一直在努力提高介质的矫顽磁性(写一个数据位所需要的‘磁场’ ) 。不过，能施加的磁场大小会受到磁头材料的限制。 　　而在垂直记录技术(Perpendicular Magnetic Recording)中，盘片的磁化不像目前水平记录技术那样发生在盘片所在的平面上，而是发生在与盘片相垂直的平面上。这样一来，数据位就是指向上或向下的定向磁化区域。(在水平记录技术中，数据位的磁化是在磁盘平面上，在与磁头运动方向相同和相反的点之间翻转。)介质淀积在软磁衬底上，衬底的作用是作为写磁场返回路径的一部分并有效地生成记录磁头的镜像，这将使记录磁场增强一倍，故能达到比水平记录技术更高的记录密度。值得一提的是，垂直记录并不会因这项强化而提高功率消耗或产生更高热能，这对于对耗电与热量敏感的笔记本领域非常关键。此外，垂直记录也因为能够强化数据对于热衰退的阻抗能力从而提升硬盘可靠性。对于生产厂商来说，垂直记录技术将可延长磁盘储存装置的发展年限，对消费者来说，则可提供更高容量的硬盘容量。 * 磁盘在后备存储器上的地位曾受到过多次考验，主要原因就是所谓“访问时间差距”问题。磁盘与DRAM的性能价格比差异很大。虽然DRAM的数据传输率约为磁盘的50倍，但是其访问时间却是磁盘的十万分之一。 计算机体系结构 计算机体系结构 国家精品课程：计算机体系结构 第六章：输入输出系统 国防科技大学计算机学院 主讲人： 副教授 第六章 输入输出系统 6.2　I/O系统分析与评价 6.3 RAID 6.4　总线 6.1　存储设备 6.5　通道 6.6　I/O与操作系统 本章内容 输入输出系统 存储设备 磁 盘 磁盘始终占据着后备存储器的主宰地位。原因有二： 磁盘一直是虚拟存储器技术的物质基础，执行程序时，磁盘用作为交换缓冲区。 关机时，磁盘作为操作系统和所有应用程序的非易失性的驻留介质。 磁 盘 磁 盘 磁盘由一组绕轴旋转的盘片组成，盘片的数量为1~20片。 磁 盘 磁盘系统的转速一般在每分钟3600转到15000转之间，即3600rpm~ 15000rpm。 磁 盘 磁道（每一个盘片有5000~30000条磁道）。 扇区（每条磁道分为100~500个扇区）。所有磁道具有相同数目的扇区。 磁盘访问时间 磁盘访问时间=？ 磁盘访问时间 若要读写扇区，磁盘控制器发出命令首先将磁头移动到包含有所需数据的磁道上，这个过程称为“寻道”，所需要的时间叫做“寻道时间”。 最小寻道时间、最大寻道时间和平均寻道时间。常见的平均寻道时间的公布值约为6ms到20ms，实际应用当中的平均寻道时间约为公布值的25%到33%。 磁盘访问时间 磁盘访问时间=寻道时间+？ 磁盘访问时间 所需扇区转到磁头之下所需要的时间称为旋转时间。大部分磁盘的转速在3600rpm到10,000rpm，平均延迟是磁盘转半圈的时间，所以对大部分磁盘的平均旋转时间TAR为： 磁盘访问时间 磁盘访问时间=寻道时间+旋转时间+？ 磁盘访问时间 传输时间是指在磁头下传输一个数据块(通常是一个扇区)所