Parte 5 -_memória_externa

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Parte 5 -_memória_externa

  1. 1. José Luiz da Silva Tipos de Memória Externa Organização e Arquitetura de Computadores Disco Magnético RAID Parte 5 Removível Óptico Memória Externa CD-ROM CD-R/W DVD Fita Magnética Organização dos dados eDisco Magnético Formatação Disco de metal ou plástico coberto com material Trilhas ou Anéis concêntricos magnetizável (alumínio vidro) Espaços entre trilhas Redução do espaço para incremento da capacidade Lista de empacotamento Mesmo número de bits por trilha (densidade de empacotamento variável) Floppy (disquete) Velocidade angular constante Winchester (disco rígido ou hd) Trilhas divididas em setores Disco Rígido removível Tamanho mínimo é um setor por bloco Pode haver mais de um setor por blocoLayout Disco de Dados Disco de Cabeça Fixa/Móvel Cabeça Fixa Uma cabeça de leitura/gravação por trilha Cabeças montadas em braço de alcance fixo Cabeça móvel Uma cabeça de leitura/gravação por face Montada em um braço móvel 1
  2. 2. Removíveis ou não Disco flexível Disco removível 8”, 5.25”, 3.5” Podem ser retirados do drive e substituídos por outro Pequena capacidade disco Até 1.44Mbytes (2.88M não popularizou) Lento Provê capacidade de armazenamento ilimitada Fácil transferência de dados entre sistemas Universal Disco não-removível Permanentemente montado no drive BaratoDisco Rígido Winchester (1) Disco Rígido Winchester (2) Desenvolvido pela IBM em Winchester (USA) Universal Barato Unidade lacrada Um ou mais pratos (discos) Cabeças flutuam em camada de limite de ar com os Armazenamento externo rápido giros de disco Ficando maior a todo o tempo Cabeça muito pequena para o espaço de disco Múltiplos Gigabyte Fica mais robustoParâmetros típicos do HD Disco rígido removívelCaracterísticas Seagate Barracuda ES.2 Seagate Barracuda Seagate Barracuda Seagate Hitachi Microdrive ZIP Aplicação Servidor de alta 7200.10 Desktop de alto 7200.9 Desktop em nível Laptop Dispositivos Barato capacidade desempenho de entrada portáteis Muito comum Somente 100MB ou 250MB Capacidade 1TB 750 GB 160 GB 120 GB 8 GB JAZTempo mínimo de 0,8 ms 0,3 ms 1,0 ms - 1,0 msbusca entre trilhasTempo médio de busca 8,5 ms 3,6 ms 9,5 ms 12,5 ms 12 ms Não é barato 1GB L-120 (a: drive)Velocidade do eixo 7200 rpm 7200 rpm 7200 rpm 5400 rpm 3600 rpm Atraso rotacional 4,16 ms 4,16 ms 4,17 ms 5,6 ms 8,33 ms médio Taxa de 3 GB/s 300 MB/s 300 MB/s 150 MB/s 10 MB/s Também lê disquetes de 3½” Ficando mais popular? transferência máxima Bytes por setor 512 512 512 512 512Trilhas por cilindro 8 8 2 8 2 2
  3. 3. Procurando Setores Formação do ST506 (antigo!) Deve estar pronto para identificar começo de trilha e setor Gap1 Id Gap2 Data Gap3 Gap1 Id Gap2 Data Gap3 Formatação de disco Informações adicionais não disponíveis para o Sync Sync usuário Byte Track Head Sector CRC Data CRC Byte Leitura de primeiro plano Marca trilhas e setores Ache outrosCaracterísticas Pratos Múltiplos Fixo (raro) ou cabeça móvel Uma cabeça por face Removível ou fixo Cabeças são unidas e alinhadas Face simples ou dupla (comum) Trilhas alinhadas em cada prato em forma de Pratos simples ou múltiplos cilindros Mecanismo da cabeça Dados são distribuídos através do cilindro Contato (Floppy) Reduz o movimento da cabeça Espaço fixo Aumento da velocidade (taxa de transferência) Flutuação (Winchester)Velocidade RAID Tempo de busca (seek) Redundant Array of Independent Disks 7 níveis em uso comum Movimento da cabeça para a trilha correta) Sem hierarquia (Rotacional) latência Conjunto de discos físicos vistos como um drive lógico Tempo de espera pelos dados para girarem debaixo pelo S/O de cabeça Distribuição dos dados através dos drives físicos Tempo de acesso = busca + latência Podem usar capacidade redundante para armazenar Taxa de transferência informações de paridade, garantindo a facilidade na recuperação dos dados (na falha de disco) 3
  4. 4. Níveis de RAID Categoria Nível Descrição Discos Disponibilidade Capacidade para grande Taxa para pequena RAID 0 transferência de dados exigidos dos dados solicitação de E/S de E/S Sem redundância Menor que disco Stripping 0 Não redundante N Muito alta Muito alta para R/W único Maior que RAID Até o dobro de um único Dados distribuídos por todos os discos Maior que único disco para 2,3, 4 ou 5; disco para leitura;Espelhamento 1 Espelhado 2N leitura; semelhante a único menor que RAID semelhante a único disco disco para gravação (intercalado) 6 para gravação Muito mais alta Redundante via que único disco; Mais alta de todas as Aproximadamente o dobro Disco lógico dividido em strips (faixas) 2 N+m código de Hamming comparável a alternativas listadas de um único disco Acesso RAID 3,4 ou 5 Aumento da velocidade paralelo Muito mais alta Paridade de bit que único disco; Mais alta de todas as Aproximadamente o dobro 3 N+ 1 intercalada comparável a alternativas listadas de um único disco RAID 2, 4 ou 5 Paridade de bloco Muito mais alta que único disco; Semelhante a RAID 0 para Semelhante a RAID 0 para Múltiplos requisições de dados provavelmente não no mesmo disco 4 N+ 1 leitura; muito menor que leitura; muito menor que intercalada comparável a único disco para gravação único disco para gravação RAID 2, 3 ou 5 Busca de discos em paralelo Muito mais alta Semelhante a RAID 0 para Paridade de bloco Semelhante a RAID 0 para Acesso que único disco; leitura; geralmente, menor 5 distribuída e N+ 1 leitura/menor que único Um conjunto de dados será distribuído por discosindependente comparável a que único disco para intercalada disco para gravação RAID 2, 3 ou 4 gravação múltiplos Mais alta de Paridade de bloco Semelhante a RAID 0 para Semelhante a RAID 0 para todas as 6 dual distribuída e N+ 2 leitura; menor que RAID 5 leitura; muito menor que alternativas intercalada para gravação RAID 5 para gravação listadas RAID 0 RAID 0 (mapeamento de dados) RAID 1 RAID 1 Discos espelhados Dados são distribuídos pelos discos 2 cópias de cada parte em discos separados Leitura em um Escrita em ambos Recuperação é simples Troca o disco com defeito e re-espelho Nenhuma perda de tempo Caro 4
  5. 5. RAID 2 RAID 3 Discos são sincronizados Similar ao RAID 2 Faixas muito pequenas Só um disco redundante, não importa com a grandeza Freqüentemente único byte/palavra do array Correção de erro calculada por bits correspondentes em Bit de paridade simples para cada conjunto discos correspondente de bits Múltiplos discos de paridade armazenam o código Dados em drives com falha podem ser reconstruídos Hamming de correção de erro nas posições através de dados sobrevivente e informações de paridade correspondentes Taxa de transferência Lotes de redundância muito alta Caro Não usadoRAID 4 RAID 5 Cada disco opera independentemente Como RAID 4 Bom para altas taxas de requisições de E/S Paridade distribuída por todos os discos Grandes faixas Alocação em volta para faixa de paridade Paridade calculada bit por bit por faixas em cada disco Evita o gargalo do RAID 4 para disco de paridade Usado em servidores de rede Paridade armazenada no disco de paridade Comparação de RAIDRAID 6 Nível Vantagens E/S bastante melhorado, distribuindo a carga de Desvantagens aplicações Produção e edição de vídeo. Edição E/S por muitos canais e unidades. A falha de apenas uma unidade resultará de imagens. Aplicações de pré- 0 Não há overhead de cálculo de paridade na perda de todos os dados em um array impressão. Qualquer aplicação envolvido. Dois cálculos de paridade diferentes são executados e exigindo alta largura da banda. Projeto muito simples. Fácil implementar armazenados em blocos separados em discos diferentes 100% de redundância de dados significa que não Contabilidade. Folha de pagamento. é preciso reconstruir em caso de falha do disco, Overhead de disco mais alto de todos os (P e Q) 1 Financeiras. Qualquer aplicação apenas uma cópia para o disco substituto. tipos de RAID (100%) – ineficaz exigindo disponibilidade muito alta Projeto mais simples do subsistema de RAID Possibilita regenerar os dados mesmo em dois discos Taxas de transferência de dados extremamente Nenhuma implementação comercial. 2 altas. Projeto controlador simples em relação a Custo muito alto para cada nível Inviável comercialmente. Disponibilidade de dados extremamente alta RAID 3, 4 e 5 Taxa de transferência de dados para leitura e Taxa de transação igual à de uma única Produção de vídeo e streaming ao Desempenho de leitura semelhante ao RAID 5 3 gravação muito alta. Falha de disco tem um unidade de disco. Projeto controlador vivo. Edição de imagens. Edição de impacto insignificante sobre o throughput muito complexo vídeo aplicações d pré-impressão. Desempenho 30% menor em relação ao RAID 5 em Projeto de controlador muito complexo. Taxa de transação de dados muito alta para Pior taxa de transação de gravação e gravação Nenhuma implementação comercial. 4 leitura. Baixa razão entre discos de ECC e discos taxa de transferência de gravação Inviável comercialmente. de dados significa alta eficiência agregada. Reconstrução de dados difícil e ineficaz no caso de falha de disco. Mais alta taxa de transação de dados para Servidores de arquivo e aplicação. Projeto de controlador mais complexo de leitura. Baixa razão entre discos de ECC e disco Servidores de BD, Web, e-mail. 5 todos. Difícil de reconstruir no caso de de dados -> alta eficiência. Bom tempo de Notícias e intranet. Nível RAID + uma falha de disco (= RAID 1) transferência agregado. versátil. Oferece uma tolerância a falhas extremamente Projeto de controlador mais complexo. Solução perfeita para aplicações de 6 alta e pode sustentar múltiplas falhas de unidade Overhead do controlador extremamente missão crítica. simultâneas alto para calcular endereços de paridade. 5
  6. 6. Memória ópticaCDCompact disk. Um disco não apagável que armazena informações de áudio digitalizadas. O sistema padrão utiliza discos de 12 cm e pode gravar mais de 60 minutos de tempo Armazenamento Óptico CD-ROMde execução sem interrupção. Originalmente para áudioCD-ROM 650-700Mbytes que dão mais de 70 minutos áudioCompact disk read-only memory. Um disco não apagável para armazenar dados de computador. O sistema padrão utiliza discos de 12 cm e pode manter mais de 650 Mbytes. Coberto com policarbonato com película altamenteCD-R refletiva, normalmente alumínioCD gravável. Semelhante a um CD-ROM. O usuário pode gravar no disco apenas uma vez. Dados armazenados como buracosCD-RW Leitura refletindo laserCD regravável. Semelhante a um CD-ROM. O usuário pode apagar e regravar no disco várias vezes Densidade de empacotamento constanteDVDDigital versatile disk. Uma tecnologia para produzir representação digitalizada e compactada de informaçòes de vídeo, além de grandes volumes de outros dados digitais. São velocidade linear constanteusados diâmetros de 8 e 12 c, com uma capacidade de dupla face chegando até a 17 Gbytes. O DVD básico é somente de leitura (DVD-ROM).DVD-RDVD Gravável. Semelhante a DVD-ROM. O usuário pode gravar no disco apenas uma vez. Só podem ser usados discos de uma face.DVD-RWDVD Regravável. Semelhante a DVD-ROM. O usuário pode apagar e regravar no disco várias vezes. Só podem ser usados discos de uma face.Blu-Ray DVDDisco de vídeo de alta definição. Oferece densidade de armazenamento de dados muito maior que o DVD, usando um laser de 405 nm (azul violeta). Uma única camada emuma única face pode armazenar 25 Gbytes. Velocidades de Drives de CD-ROM Formato do CD-ROM Velocidade única para áudio Velocidade linear constante Sector Mode FF Layered Sec Min 1.2 ms-1 00 x 10 00 Data ECC Trilha (espiral) é muito longa 5.27km Dá 4391 segundos = 73.2 minutos 12 byte 4 byte 2048 byte 288 byte São citadas outras velocidades como múltiplos Sync Id ex. 24x 2352 byte A velocidade citada é o máximo que o drive Modo 0=campo de dados em branco pode alcançar Modo 1=2048 bytes dados+correção de erros Modo 2=2336 bytes de dados Acesso aleatório em CD-ROM CD-ROM pró e contra Difícil Grande capacidade (?) Movimento da cabeça para posição com rudez Fácil para produção em massa Fixa a velocidade correta removível Leitura de endereço Robusto Ajusta ao local exigido (bocejo!!!!) Caro para pequenas execuções Lento Somente leitura 6
  7. 7. Outros Armazenamentos Ópticos DVD - o que está em um nome? CD-Gravável Digital Vídeo Disk Disseminado Indicado para uso de filmes de preço acessível Só roda vídeo disks Compatível com drives de CD-ROM Disco versátil digital CD-RW Indicado para drive de computador Lê discos e vídeos de computador Apagável Ficando mais barato principalmente compatível com drive de CD-ROMDVD - tecnologia DVD - Gravável Multi-camadas Cargas de dificuldade com padrões Alta capacidade (4.7GB por camada) Primeira geração de drives de DVD podem não Filme inteiro em um único disco ler discos de DVD-W da primeira geração Usando compressão MPEG Primeira geração de drives de DVD podem não Finalmente padronizado (honesto!) ler discos de CD-RW Filmes levam codificação regional Espere por isto se estabelecer antes de comprar! Reproduz somente na região correta Pode ser “fixado”Fita Magnética Digital Audio Tape (DAT) Acesso Serial Usa cabeça giratório (como vídeo) Lenta Alta capacidade em fitas pequenas Muito barata 4Gbyte sem compressão Backup e arquivamento 8Gbyte com compressão Backup de PC/servidores de redes 7

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