DISCO MAGNÉTICO Cabeçote Trilha

Transcrição

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2 São os componentes mais importantes da memória externa. É formado por um prato circular coberto de um material que pode ser magnetizado. Os dados são gravados e posteriormente lidos por meio de uma bobina condutora denominada cabeçote, conhecida também como bobina/cabeça de leitura e gravação. O disco é montado sobre uma unidade de disco que consiste em um braço, um eixo para girar o disco e circuitos para entrada e saída de dados binários. 2

3 Durante uma operação de leitura e escrita, o cabeçote permanece estático enquanto o prato gira embaixo dele. Escrita: são enviados pulso de corrente elétrica (positivas -1, ou negativas 0) no cabeçote, que resultam na gravação de padrões magnéticos na superfície do disco 3

4 Cabeçote: dispositivo capaz de ler ou escrever sobre uma trilha no prato que gira abaixo dele. Trilha: anel concêntrico que possua a largura de um cabeçote. A mesma quantidade de bits é armazenado em cada trilha, portanto trilhas internas possuem uma maior densidade de bits. Os dados são armazenados em setores (regiões do tamanho de um bloco). Os dados são transferidos de e para o disco na forma de blocos. 4

5 Cabeçote: um cabeçote pode ser fixo ou móvel. Em um disco de cabeçote fixo existe um cabeçote de leitura e escrita em cada trilha. Em um disco de cabeçote móvel existe apenas um cabeçote de leitura e escrita que pode ser estendido ou retraído de forma a ser posicionado sobre a trilha. 5

6 Parâmetros de Desempenho de discos Espera do dispositivo e do canal Quando faz-se uma requisição de E/S, a referida requisição espera em uma fila até que o dispositivo seja alocado. Se o dispositivo compartilha um canal de E/S com outras unidades de disco, pode ter que se esperar o canal ser alocado. Canal de E/S É um processador capaz de executar programas de E/S e controle total dos dispositivos 6

7 Parâmetros de Desempenho de discos Tempo de busca Em um sistema com cabeçote móvel é o tempo para posicionar o cabeçote na trilha. Atraso rotacional tempo decorrido até que o início do setor desejado esteja posicionado sob o cabeçote. Tempo de Acesso Tempo de acesso = Tempo de busca + atraso rotacional Transferência de dados Uma vez que o cabeçote esteja na posição correta, a operação de leitura ou escrita é feita a medida que o setor se move sob o cabeçote 7

8 Parâmetros de Desempenho de discos Tempo de busca (seek time): Em um sistema com cabeçote móvel é o tempo para posicionar o cabeçote na trilha. TB (ms) = 0,1xNumeros de trilhas + 3 (discos caros) TB (ms) = 0,3xNumeros de trilhas + 20 (discos baratos) 8

9 Parâmetros de Desempenho de discos Atraso Rotacional tempo decorrido até que o início do setor desejado esteja posicionado sob o cabeçote. 1/2r, onde r é o número de rotações do disco em rotações por segundo. Considerando um disco com r=3600 rpm = 60 rps ele executa então leva 1/60 segundos por rotação, ou seja 0,01667 s = 16,7 ms. Em média o atraso rotacional é de16,7/2= 8,3 ms. 9

10 Parâmetros de Desempenho de discos Tempo de Transferência Uma vez que o cabeçote esteja na posição correta, a operação de leitura ou escrita é feita a medida que o setor se move sob o cabeçote Depende da velocidade de rotação do disco 10

11 Considere um disco com tempo médio de busca de 20 ms, taxa de transferência de 1Mbytes/s e setores com 512 bytes (0,5 Kbytes), com 32 setores por trilha. Calcular o tempo total para transferência supondo que desejamos ler um arquivo de 128 kbytes com 256 setores. Vamos calcular considerando que os 128 kbytes ocupam todos os setores de 8 trilhas adjacente, ou seja, 8x32 = 256 setores, T - TB (busca) + atraso rotacional (=1/2r) + tempo transferência TB= Tempo de busca = 20 ms Atraso Rotacional: = 8,3 ms Leitura de 32 setores de uma trilha = 16,7 ms (tempo para uma revolução). T = 20+8,3+16,7 + Leitura das 7 trilhas (atraso rotacional + tempo 1 revolução) T = 45 + Leitura das 7 trilhas (atraso rotacional + tempo 1 revolução). T = x (8,3 + 16,7) = 220 ms = 0,22 s 30 SETORES SETOR COM 512 BYTES 11

12 RAID 12

13 RAID: Agrupamento redundante de discos independentes (Redundant Array of Independent Disks) A melhoria no desempenho de memórias secundárias (disco) tem sido menor do que a de processadores e da memória principal. RAID é uma técnica utilizada para aumentar o desempenho e a disponibilidade de dados em discos de servidores. 13

14 RAID: Existem sete (7) níveis de RAID que possuem características comuns: Agrupamentos de discos físicos vistos como um único disco lógico. Dados distribuídos pelas unidades de discos físicas do agrupamento. A capacidade de armazenamento redundante é utilizada para armazenamento de informações de paridade (informações que permitem detectar erros) 14

15 RAID: Aumento do desempenho: possibilita o acesso simultâneo à várias unidades de disco aumento a taxa de transferência de E/S (o que aumenta a probabilidade de falhas). Usa informação de paridade: o que possibilita a recuperação de dados perdidos devido a uma falha no disco. 15

16 RAID 0: Não inclui redundância. Os dados são distribuídos em todos discos do agrupamento (uma vantagem em relação ao uso de um único disco grande). Os dados são intercalados em tiras (constituídos de blocos por exemplo). Grandes requisições de E/S compostas de múltiplas tiras logicamente contíguas podem ser manipuladas em paralelo. Agrupamento de Discos 16

17 RAID 0: Software de gerenciamento do agrupamento de discos que faz o mapeamento entre o disco lógico e os discos físicos Agrupamento de discos 17

18 RAID 1: A redundância é obtida pela simples duplicação dos dados. Cada tira lógica é mapeada em dois discos físicos separados, de modo que cada disco tenha como espelho outro disco que contenha os mesmo dados. 18

19 RAID 1 (vantagens): Uma requisição de leitura pode ser atendida por qualquer dos dois discos. Uma requisição de escrita requer a atualização de duas tiras correspondentes, mas isso pode ser feito em paralelo. A recuperação em caso de falhas é simples. Em caso de falha em uma unidade, os dados podem ser obtidos a partir de uma segunda unidade. RAID 1 (desvantagem): Requer um espaço de disco físico igual a duas vezes o do disco lógico. 19

20 RAID 3: Existe um disco redundante, independente. Emprega acesso paralelo com dados distribuídos em pequenas tiras. Um bit de paridade simples é utilizado para cada conjunto de bits localizados na mesma posição em todos os discos de dados. Considere que os discos X0 a X3 contém dados e o disco X4 é o disco de paridade. A paridade do i-ésimo bit é calculado da seguinte forma. Suponha que tenha ocorrido uma falha na unidade de disco X1, então cada tira do disco X1 pode ser regenerada a partir dos conteúdos das tiras correspondentes nos demais discos do agrupamento. 20

21 DISCO ÓTICO 21

22 DISCO ÓTICO CD e CDROM Em 1983 foi introduzido o CD (sistema de áudio de disco compacto). CD: não pode ser apagado e armazena informação de áudio digitalizada. CD-ROM: disco compacto de memória de apenas leitura. Não pode ser apagado e é utilizado para armazenar dados do computador. O dispositivo de leitura do CD-ROM é mais resistente e possui mecanismo de correção de erros capaz de assegurar que os dados são transferidos corretamente do disco para o computador 22

23 DISCO ÓTICO Disco Ótico Apagável (CD-R) Pode ser regravado e portanto ser utilizado como memória secundária. As principais vantagens em relação ao disco magnético são: Alta Capacidade Portabilidade: o disco pode ser removido da unidade controladora. Confiabilidade: confiabilidade e tempo de vida maiores 23

24 DISCO ÓTICO Disco de Vídeo Digital (DVD) Disco de vídeo digital de grande capacidade. Substituiu tanto as fitas magnéticas quanto os CD-ROM nos computadores pessoais e servidores. Possibilita a exibição de filmes com alta qualidade de imagem. Grande quantidade de dados podem ser gravados no disco. Usam uma forma de compressão de vídeo para imagens de alta qualidade. 24

25 FITA MAGNÉTICA 25

26 FITA MAGNÉTICA Fita Magnética É organizada como um pequeno número de trilhas paralelas. Os dados são lidos e escritos na fita em blocos contíguos denominados registros físicos. É um dispositivo de acesso seqüencial. Se a cabeça da fita estiver posicionada no registro 1, para ler o registro N será necessário ler os registros físicos de 1 a N-1. A unidade de disco é um dispositivo de acesso direto 26