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Disco

  1. 1. Almacenamiento secundario Cecilia Hernández 2007-1
  2. 2. Funciones de SO al manejar dispositivos de E/S <ul><li>Comunicarse con los dispositivos </li></ul><ul><li>Manejar interrupciones </li></ul><ul><li>Manejar errores </li></ul><ul><li>Proporcionar interfaz sencilla y fácil de usar </li></ul><ul><li>Tratar de generalizar interfaz independiente del dispositivo </li></ul><ul><li>(ej. diskettes, disco duro, CD-ROM). </li></ul>
  3. 3. Tipos de dispositivos <ul><li>Dispositivos de interacción con humanos </li></ul><ul><ul><li>Monitor, teclado, mouse </li></ul></ul><ul><li>Dispositivos de interacción entre componentes de sistema computacional </li></ul><ul><ul><li>Discos </li></ul></ul><ul><ul><li>Tarjetas de red ethernet, wireless </li></ul></ul><ul><li>Otra vista de clasificación </li></ul><ul><ul><li>Dispositivos de bloques </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Discos </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Dispositivos de caracteres </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Maneja flujo de caracteres, teclado, mouse, impresora </li></ul></ul></ul>
  4. 4. Técnicas para realizar E/S <ul><li>Programada </li></ul><ul><li>Por interrupciones </li></ul><ul><li>Usando DMA </li></ul><ul><ul><li>Disco </li></ul></ul>
  5. 5. Por interrupciones
  6. 6. Usando DMA
  7. 7. Almacenamiento Secundario <ul><li>Almacenamiento secundario </li></ul><ul><ul><li>Después de Memoria Principal </li></ul></ul><ul><ul><li>No permite la ejecución directa de instrucciones o manipulación de datos mediante instrucciones load/store </li></ul></ul><ul><li>Características </li></ul><ul><ul><li>Grande: entre 50 – 1000 GB </li></ul></ul><ul><ul><li>Barato : $200/GB </li></ul></ul><ul><ul><li>Persistente : Datos sobreviven sin energía </li></ul></ul><ul><ul><li>Lento : Del orden de los msegs </li></ul></ul>
  8. 8. Jerarquía de Memoria <ul><li>Registro de CPU (100 bytes, ~ <1 nsegs) </li></ul><ul><li>Cache de Nivel 1 (32KB, ~1-2 nsegs) </li></ul><ul><li>Cache de Nivel 2 (256KB, ~4 nsegs) </li></ul><ul><li>Memoria Principal (1GB, ~60 nsegs) </li></ul><ul><li>Almacenamiento Secundario (100GB, ~10-50mseg) </li></ul><ul><li>Almacenamiento Terciario (1-100TB, 1seg-1hr) </li></ul><ul><li>Cada uno de estos niveles actua como cache de nivel anterior más rápido </li></ul>
  9. 9. Jerarquía de Memoria CPU registros L1 cache L2 cache Memoria Principal Almacenamiento Secundario Almacenamiento Terciario 100 bytes 32KB 256KB 1GB 100GB 1-1000TB 10+ ms 1s-1hr <1 ns 1 ns 4 ns 60 ns
  10. 10. Sistema Operativo y Disco <ul><li>Tarea del SO es esconder problemas con discos </li></ul><ul><ul><li>Discos normalmente tienen bloques malos </li></ul></ul><ul><ul><li>SO interactúa con disco mediante controlador de disco </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Buscar bloque, comenzar lectura, transferir bloque, etc </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>SO proporciona abstracción de disco a usuarios sistema mediante archivos y bases de datos </li></ul></ul></ul>
  11. 11. Estructura Física de Disco <ul><li>Componentes físicos </li></ul><ul><ul><li>platos </li></ul></ul><ul><ul><li>superficies </li></ul></ul><ul><ul><li>pistas </li></ul></ul><ul><ul><li>sectores </li></ul></ul><ul><ul><li>cilindros </li></ul></ul><ul><ul><li>brazo </li></ul></ul><ul><ul><li>cabezas </li></ul></ul>plato superficie pista sector cilindro brazo cabeza
  12. 12. Rendimiento de Disco <ul><li>Búsqueda (cara en tiempo: ~10ms) </li></ul><ul><ul><ul><li>Mover el brazo a cilindro </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Velocidad de brazo no ha aumentado mucho </li></ul></ul></ul><ul><li>Rotación (cara en tiempo: ~8ms) </li></ul><ul><ul><ul><li>Esperar que sector pase por debajo de la cabeza </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Velocidad aumentando pero de a poco </li></ul></ul></ul><ul><li>Transferencia (~4MB/s, 1KB/sector , 0.25ms) </li></ul><ul><ul><ul><li>Datos de cilindro a controlador y de ahi a SO </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Depende de cuántos se transfieran </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Velocidad aumentando </li></ul></ul></ul>
  13. 13. Interactuando con Discos <ul><li>En los primeros SO </li></ul><ul><ul><li>SO especificaba número de cilindro, número de sector, número de superficie y tamaño de transferencia </li></ul></ul><ul><ul><li>SO necesitaba saber todos estos parámetros </li></ul></ul><ul><li>Discos modernos son más complicados </li></ul><ul><ul><li>No todos los sectores son del mismo tamaño </li></ul></ul><ul><ul><li>Disco proporciona una interfaz de nivel más alto (SCSI) </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Datos exportados como un arreglo de bloques [0...N] </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Mapea bloques lógicos a cilindro/superficie/sector </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>SO sólo especifica número de bloque, disco se encarga de detalles </li></ul></ul></ul>
  14. 14. Planificación de Disco <ul><li>Discos pueden satisfacer un requerimiento a la vez </li></ul><ul><li>Tiempos de búsqueda y rotación son altos, asi que planificación intenta disminuir estos tiempos </li></ul><ul><li>Algoritmos de planificación </li></ul><ul><ul><li>FIFO </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Atender requerimientos en orden de llegada </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Justo, pero lento </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>SSTF (Shortest Seek Time First) </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Atender requerimientos que minimice tiempo de búsqueda </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Disminuye tiempo búsqueda de algunos requerimientos, pero no es justo y puede producir espera indefinida </li></ul></ul></ul>
  15. 15. Planificación de Disco cont. <ul><li>SCAN </li></ul><ul><ul><li>Algoritmo del ascensor </li></ul></ul><ul><ul><li>Elimina espera indefinida </li></ul></ul><ul><ul><li>Más justo que SSTF, pero no completamente </li></ul></ul><ul><li>C-SCAN </li></ul><ul><ul><li>SCAN modificado </li></ul></ul><ul><ul><li>Recorre requerimientos en dirección circular </li></ul></ul><ul><ul><li>Compromiso entre tiempo de búsqueda y justicia </li></ul></ul>

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