• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content
Σκληρός_δίσκος
 

Σκληρός_δίσκος

on

  • 495 views

 

Statistics

Views

Total Views
495
Views on SlideShare
495
Embed Views
0

Actions

Likes
0
Downloads
7
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    Σκληρός_δίσκος Σκληρός_δίσκος Presentation Transcript

    • Σκληρός Δίσκος (Hard Disk) (Hard Disk)
    • Ιστορικό Σημείωμα Ο μαγνητικός δίσκος ανακαλύφθηκε το 1956 από την εταιρεία IBM, ως λύση στο πρόβλημα της αργής σειριακής αναζήτησης δεδομένων της μαγνητικής ταινίας. Η IBM κατασκεύασε την πρώτη αποθηκευτική συσκευή που χρησιμοποιούσε μαγνητικούς δίσκους το 1956. Ήταν μια αποθηκευτική συσκευή δεδομένων στο μέγεθος βιβλιοθήκης, με την πρωτοφανή χωρητικότητα για την εποχή των 5.000.000 χαρακτήρων (5 Megabytes), όπως επίσης και τον πρωτοφανή τρόπο τυχαίας προσπέλασης των αποθηκευμένων δεδομένων, χάρης του οποίου η συσκευή ονομάστηκε RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control – Τυχαίας Προσπέλασης Μέθοδο Περιγραφής και Ελέγχου). Ο χρήστης της συσκευής αυτής είχε στη διάθεσή του οποιοδήποτε κομμάτι της αποθηκευμένης πληροφορίας σε 0,8 δευτερόλεπτα.
    • Ιστορικό ΣημείωμαΠολύ αργότερα, γύρω στο 1967 όταν έκαναν την εμφάνισή τουςοι πρώτοι μαλακοί δίσκοι (δισκέτες), επίσης εφεύρεση της IBM,οι ογκώδεις συσκευές με τους μεταλλικούς (καθηλωμένουςδίσκους) μετονομάστηκαν σε σκληρούς δίσκους.
    • Αρχή Λειτουργίας Μαγνητικών ΔίσκωνΟι μαγνητικοί δίσκοι διακρίνονται σεσκληρούς δίσκους (hard disks) και σεεύκαμπτες δισκέτες (floppy disks). Στηνκυκλική επιφάνεια τους υπάρχει μία λεπτήεπίστρωση μαγνητικού υλικού το οποίοαποτελείται από στοιχειώδη δίπολα, δηλαδήμαγνήτες σε επίπεδο μορίων οι οποίοι είναιδιασκορπισμένοι τυχαία στην επιφάνεια τηςπλακέτας, έτσι ώστε κάθε τμήμα της,οσοδήποτε μικρό, αλλά πολύ μεγαλύτεροαπό τις διαστάσεις του μορίου, αν μην είναιμαγνητισμένο. Ο δίσκος περιστρέφεταισυνεχώς με σταθερή γωνιακή ταχύτηταγύρω από τον άξονά του. Ένας βραχίονας στοελεύθερο άκρο του οποίου είναι στερεωμένηη κεφαλή εγγραφής και ανάγνωσης, κινείταιαπό το κέντρο προς την περιφέρεια τηςεπιφάνειας του δίσκου, κατά τέτοιο τρόποώστε, σε συνδυασμό με την περιστρεφόμενηκίνηση του, η κεφαλή εγγραφής καιανάγνωσης των δεδομένων να έχειπρόσβαση σε όλη την επιφάνεια του .
    • Αρχή Λειτουργίας Μαγνητικών ΔίσκωνΤρόπος αποθήκευσηςΤα δεδομένα αποθηκεύονται στον σκληρό δίσκο ως ακολουθίες bit(αφού οι υπολογιστές λειτουργούν με το δυαδικό σύστημα). Οικεφαλές γράφουν κάθε bit αλλάζοντας το μαγνητικό πεδίο στηνεπιφάνεια των μαγνητικών δίσκων και το διαβάζουν απλώςαναγνωρίζοντας το μαγνητικό πεδίο. Κάθε bit δεδομένωνκαταλαμβάνει τον δικό του χώρο στην επιφάνεια του δίσκου, ωστόσοοι ακολουθίες bit που αποτελούν τα δεδομένα, δεν είναι απαραίτητονα εγγράφονται σειριακά στον δίσκο, αλλά είναι δυνατό νακατακερματιστούν και να εγγραφούν σε διάφορες θέσεις.
    • Οργάνωση Μαγνητικών Δίσκων Η επιφάνεια ενός μαγνητικού δίσκου διαμερίζεται σε ομόκεντρους κύκλους ή τροχιές (tracks). Κάθε τροχιά χωρίζεται σε κυκλικά τόξα ή περιοχές που ονομάζονται τομείς (sectors). Κάθε τομέας έχει μέγεθος σταθερό, με άλλα λόγια περιέχει σταθερό αριθμό από bytes, ο οποίος κυμαίνεται από 512 bytes ως 32 ΚΒ ή και περισσότερο. Το σύνολο των δεδομένων που αποθηκεύονται σε ένα τομέα του δίσκου λέγεται ενότητα (block). ∆ύο ή περισσότεροι τομείς, σχηματίζουν την συστοιχία (cluster), που αποτελεί την μικρότερη μονάδα αποθήκευσης για τα δεδομένα ενός προγράμματος.
    • Οργάνωση Μαγνητικών Δίσκων Όπως μπορούμε να δούμε και στο σχήμα, το μέγεθος των τομέων που ανήκουν σε διαφορετικές τροχιές δεν είναι το ίδιο. Οι τομείς που βρίσκονται κοντά στην εξωτερική τροχιά του δίσκου έχουν μεγαλύτερο μήκος απ’ ότι οι εσωτερικοί τομείς. Η ποσότητα όμως των δεδομένων που αποθηκεύεται σε κάθε τομέα είναι συνήθως σταθερή· άρα έχουμε μεγαλύτερη πυκνότητα αποθήκευσης όσο πλησιάζουμε προς το κέντρο του δίσκου. Πάνω από την επιφάνεια του δίσκου και σε μικρή απόσταση από αυτόν (εκατομμυριοστά του μέτρου) βρίσκεται η κεφαλή (head) ανάγνωσης/εγγραφής, η οποία φέρει τον ηλεκτρομαγνήτη για την ανάγνωση των 0 και 1 που είναι γραμμένα στην επιφάνεια του δίσκου. Οι κεφαλές μπορεί να είναι σταθερές ή κινούμενες.
    • Οργάνωση Μαγνητικών ΔίσκωνΣυνήθως, τα ίχνη των μαγνητικών δίσκων διαιρούνται σε ισόποσους τομείς,ανεξάρτητα από την απόσταση τους (ακτίνα) από το κέντρο του δίσκου. Σαν συνέπεια,ο αριθμός των τομέων που θα διαιρεθούν τα ίχνη του δίσκου, καθορίζεται από τομικρότερο σε μήκος ίχνος, δηλαδή από αυτό που βρίσκεται πιο κοντά στο κέντρο τουδίσκου. Με αυτή τη λογική, όλα τα ίχνη, ακόμα και αυτά στο εξωτερικό του δίσκου μεμήκος πολλαπλάσιο του πιο εσωτερικού, διαθέτουν τον ίδιο αποθηκευτικό χώρο με τομικρότερο σε μήκος ίχνος. Αποτέλεσμα αυτού του τρόπου λογικού κερματισμού τηςεπιφάνειας του μαγνητικού δίσκου, είναι η κακή εκμετάλλευση της χωρητικήςικανότητας της. Ωστόσο, πολλοί κατασκευαστές μαγνητικών δίσκων αντιλήφθηκανγρήγορα τη σπατάλη του αποθηκευτικού χώρου, της μεθόδου διαίρεσης των ιχνών σεισόποσους τομείς και άρχισαν να κερματίζουν κάθε ίχνος ανάλογα με το μήκος του.Συνεπώς, το πλήθος των τομέων, στους οποίους διαιρείται κάποιο ίχνος του δίσκου,είναι ανάλογο της απόστασής του ίχνους από το κέντρο του δίσκου.
    • Σκληρός ΔίσκοςΈνας σκληρός δίσκος αποτελείται από ομοαξονικούς μαγνητικούςδίσκους. Οι αντίστοιχες τροχιές από κάθε δίσκο, ορίζουν ένα κύλινδρο(cylinder). Σε κάθε στιγμή, όλες οι κεφαλές είναι τοποθετημένες στιςτροχιές που ανήκουν στον ίδιο κύλινδρο. Έτσι η διαδικασίαπροσπέλασης γίνεται ταχύτερα, καθώς όλες οι κεφαλές λειτουργούνταυτόχρονα γράφοντας στην ίδια τροχιά, αλλά σε διαφορετικόμαγνητικό δίσκο. Τα διαδοχικά δεδομένα λοιπόν αποθηκεύονται σετροχιές διαφορετικών μαγνητικών δίσκων που ανήκουν στον ίδιοκύλινδρο.
    • Σκληρός Δίσκος Για την προσπέλαση των δεδομένων στο σκληρό δίσκο, υπάρχει μια μοναδική διεύθυνση για κάθε τομέα, η οποία αποτελείται από τον αριθμό της κεφαλής (δηλαδή τον αριθμό δίσκου), τον αριθμό του κυλίνδρου ή τροχιάς στο δίσκο και τον αριθμό του τομέα μέσα στον κύλινδρο. Τα χαρακτηριστικά αυτά (κεφαλές, κύλινδροι, τομείς) αποτελούν τη γεωμετρία του σκληρού δίσκου. Η σύγχρονη τεχνολογία επιτρέπει την δημιουργία δίσκων με πυκνότερες τροχιές και πιο μικρούς τομείς ανά μονάδα πληροφορίας, άρα μεγαλύτερες χωρητικότητες.
    • Χαρακτηριστικά Αξιολόγησης Των Σκληρών Δίσκων Τα στοιχεία που χαρακτηρίζουν τεχνικά τους μαγνητικούς δίσκους και που επιτρέπουν την αξιολόγηση τους είναι:1. Ο χρόνος προσπέλασης2. Η ταχύτητα μεταφοράς3. Η λανθάνουσα μνήμη4. Ο χρόνος ζωής5. Η χωρητικότητα
    • Χαρακτηριστικά Αξιολόγησης Των Σκληρών ΔίσκωνΧρόνος προσπέλασης (Access time): Ονομάζεται ο μέσος όρος των χρόνων που χρειάζεται, για να μεταφερθεί μία πληροφορία από κάποιο σημείο της επιφάνειας του δίσκου στη μνήμη RAM του υπολογιστή και εκφράζεται σε χιλιοστά του δευτερολέπτου (msec).
    • Χαρακτηριστικά Αξιολόγησης Των Σκληρών ΔίσκωνΟ χρόνος προσπέλασης είναι αναγκαίος για να κάνει η κεφαλή τις εξής τρείς ενέργειες. Αρχικά μετακινείται πάνω από την τροχιά στην οποία υπάρχουν ή πρόκειται να γραφούν τα δεδομένα. Ο χρόνος που απαιτείται για τη μετακίνηση αυτή ονομάζεται χρόνος αναζήτησης (seek time). Στη συνέχεια, καθώς ο δίσκος περιστρέφεται συνεχώς, αναμένουμε να βρεθεί ακριβώς πάνω από τον συγκεκριμένο τομέα και συστοιχία. Ο χρόνος που απαιτείται μέχρι να γίνει αυτό εξαρτάται από το ρυθμό περιστροφής του μαγνητικού δίσκου. Κατόπιν διαβάζει ή γράφει τα δεδομένα σε συστοιχίες και τα μεταδίδει. Ο χρόνος ανάγνωσης ή εγγραφής εξαρτάται από την ταχύτητα ανάγνωσης/εγγραφής της κεφαλής, από την ταχύτητα των ηλεκτρονικών που υποστηρίζουν το δίσκο, από το πρωτόκολλο διαδρόμου κλπ.
    • Χαρακτηριστικά Αξιολόγησης Των Σκληρών ΔίσκωνΤαχύτητα μεταφοράς (Data transfer rate): Ονομάζεται η ποσότητα των δεδομένων που μπορούν να μεταφερθούν σε μία χρονική μονάδα από το δίσκο στη μνήμη RAM και εκφράζεται σε bytes/sec. Η ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων εξαρτάται από την πυκνότητα εγγραφής του δίσκου, δηλαδή τον αριθμό των κυκλικών τομέων ανά ίχνος, και από την ταχύτητα περιστροφής του δίσκου. Παράδειγμα: Αν ένας δίσκος έχει 63 τομείς ανά ίχνος και η ταχύτητα περιστροφής 90 στροφές το δευτερόλεπτο, μπορεί να μεταφέρει έως 512 * 63 *90 =2.903.040 bytes ανά δευτερόλεπτο.
    • Χαρακτηριστικά Αξιολόγησης Των Σκληρών ΔίσκωνΛανθάνουσα μνήμη (Cache memory): Ονομάζεται η κρυφή μνήμη που χρησιμοποιείται πολλές φορές, για να αποθηκεύονται οι πληροφορίες που διαβάστηκαν ή εγγράφτηκαν πρόσφατα στο σκληρό δίσκο. Με τη χρήση της αυξάνεται η ταχύτητα εγγραφής και ανάκτησης δεδομένων, γιατί το λειτουργικό σύστημα, αν χρειαστεί ξανά τις ίδιες πληροφορίες, θα τις ανακτήσει από την μνήμη αυτή, που είναι ταχύτερη από το δίσκο, αλλά και ακριβότερη.
    • Χαρακτηριστικά Αξιολόγησης Των Σκληρών ΔίσκωνΧρόνος ζωής: Η ποιότητα κατασκευής των σκληρών δίσκων σήμερα τους δίνει στατικό μέσο χρόνο μέχρι να παρουσιάσουν κάποια βλάβη, περίπου 35 χρόνια συνεχούς λειτουργίας. Ο αριθμός αυτός δίνεται από τον κατασκευαστή και δείχνει μόνο τη «θεωρητική» αξιοπιστία του δίσκου, χωρίς να εξασφαλίζει ότι ο δίσκος θα δουλέψει τόσες ώρες χωρίς πρόβλημα. Συνήθως όμως οι κατασκευαστές στηριζόμενοι σε αυτόν δίνουν εγγύηση καλής λειτουργίας.
    • Χαρακτηριστικά Αξιολόγησης Των Σκληρών ΔίσκωνΧωρητικότητα: Ορίζουμε ως χωρητικότητα το πλήθος των πληροφοριών που μπορούν να αποθηκευτούν σε ένα φυσικό μέσο. Η χωρητικότητα ενός δίσκου σε bytes υπολογίζεται από το γινόμενο: [αριθμός τομέων]*[512]*[αριθμός κυλίνδρων]*[αριθμός κεφαλών] 1Mbyte = 1024 Kbyte και όχι 1000Kbyte 1 Kbyte = 1024 byte και όχι 1000 byte
    • Πρωτόκολλα επικοινωνίας IDE και SCSIΤα πρωτόκολλα επικοινωνίας είναι ένα σύνολο κανόνων καιπροδιαγραφών που καθορίζουν τον τρόπο λειτουργίας τουσκληρού δίσκου και άλλων συσκευών. Για παράδειγμακαθορίζουν τον τρόπο επικοινωνίας με τον επεξεργαστή και τημνήμη του υπολογιστή, την ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων, τοείδος των καλωδίων, τον αριθμό των συσκευών που θασυνδεθούν στο καλώδιο κτλ. Κάθε πρωτόκολλο χρησιμοποιεί τοδικό του σύστημα ελέγχου, που ονομάζεται, ελεγκτής(controller) , και βέβαια διαφορετικό είδος σκληρών δίσκων.Γενικά υπάρχουν δύο τέτοια πρωτόκολλα, το IDE και το SCSI,τα οποία έχουν εξελιχθεί και έτσι δημιουργήθηκαν διάφορεςπαραλλαγές τους, όπως το EIDE, το FAST ATA, το ULTRA-ATA, το FAST-SCSI, το SCSI-2, το ULTRA-FAST-SCSI, τοSCSI-3 κλπ.
    • Πρωτόκολλα επικοινωνίας IDE και SCSIΤο IDE (Integrated Drive Electronics):Ενισχυμένη έκδοση του πρωτοκόλλουσκληρού δίσκου IDE, ικανή να αποδώσειυψηλούς δείκτες μεταφοράς. Το IDE -Integrated Drive Electronics(Ενσωματωμένα ηλεκτρονικά οδηγού)- είναιτο πιο γνωστό interface σύνδεσης σκληρώνδίσκων σε ένα PC. Ακολουθεί τιςπροδιαγραφές του standard ΑNSI ATAttachment, σύμφωνα με το οποίο ,υλοποιείται μια παραλλαγή του διαύλουεπέκτασης ΑΤ για την επικοινωνία ενόςσκληρού δίσκου με τον επεξεργαστή τουυπολογιστή.Το πρωτόκολλο IDE στην πρώτη του έκδοσηείχε τα εξής χαρακτηριστικά:Υποστήριζε την σύνδεση έως και2(μόνο)σκληρών δίσκων.Αναγνώριζε δίσκους χωρητικότητας έως 528Mbytes.Επέτρεπε μικρή σχετικά ταχύτητα μεταφοράςδεδομένων(έως 4 Mbytes/sec). Καλώδια IDE με 40 και 80 pins.Δεν επέτρεπε τη σύνδεση άλλωνσυσκευών(π.χ CD-ROM).
    • Πρωτόκολλα επικοινωνίας IDE και SCSITo EIDE (Enhanced IDE) είναι μια βελτιωμένη εκδοχή του IDE, με τα εξής χαρακτηριστικά: Υποστηρίζει την σύνδεση έως και 4 σκληρών δίσκων. Αναγνωρίζει δίσκους χωρητικότητας έως 136,9 GBYTE. Προσφέρει ταχύτερη μεταφορά δεδομένων . Επιτρέπει την αυτόματη αναγνώριση από το BIOS των παραμέτρων του δίσκου.
    • Πρωτόκολλα επικοινωνίας IDE και SCSIΤο SCSI (Small ComputerSystem Interface):Το πρωτόκολλο SCSI αρχικάχρησιμοποιήθηκε για τηδιασύνδεση περιφερειακώνκυρίως σε μεγάλουςυπολογιστές. Γρήγορα όμωςχρησιμοποιήθηκε και στουςπροσωπικούς υπολογιστέςλόγο τις πτώσης των τιμών καιτης ανάγκης για βελτίωση τηςταχύτητας.
    • Πρωτόκολλα επικοινωνίας IDE και SCSIΧαρακτηριστικά πλεονεκτήματα του SCSI: Επιτρέπει τη σύνδεση αρκετών συσκευών σε μία πύλη (υποδοχή) μέχρι 15 περιφερειακών κάθε είδους(σκληροί δίσκοι, CD-ROM, Scanners, εκτυπωτές κτλ). Επιτρέπει μεταδόσεις πληροφοριών σε μεγάλες ταχύτητες. Δυνατότητα τοποθέτησης και εξωτερικών συσκευών, αφού το καλώδιο σύνδεσης μπορεί να έχει μήκος μέχρι 6 μέτρα. Δεν υπάρχουν περιορισμοί στη χωρητικότητα των δίσκων. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν και σε άλλου τύπου συστήματα εκτός των PC , όπως σε Macintosh, Atari ST κτλ.Μειονεκτήματα του SCSI: Χαρακτηριστικό μειονέκτημα είναι το υψηλότερο κόστος, που οφείλεται στην ύπαρξη δικής του ROM και στα επιπλέων κυκλώματα επεξεργασίας που διαθέτει για την επικοινωνία σε ένα σύστημα όπου μπορούν να υπάρχουν έως και άλλες 15 συσκευές. Στο κόστος συνυπολογίζεται και η ειδική κάρτα προσαρμογής που χρειάζεται για τη σύνδεση όλων των συσκευών SCSI.