- •Тема 5. Внешние устройства эвм лекция 5.1. Внешняя память персональной эвм
- •Общая характеристика внешней памяти
- •Организация данных на устройствах с прямым и последовательным доступом
- •Основные характеристики взу
- •Магнитные диски
- •4.1. Логическая структура
- •4.2. Накопители на гибких магнитных дисках
- •4.3. Накопители на жестких магнитных дисках
- •Накопители на оптических дисках
Основные характеристики взу
Все параметры ВЗУ можно условно разделить на 4 группы:
информационные:
конструктивные (габаритные размеры, масса, потребляемая мощность);
надёжностные (среднее время безотказной работы, срок службы, вероятность появления ошибок). Обычным показателем для НГМД (FDD – Floppy Disk Drive) 3,5” считается наработка на отказ 12000 часов, для дисков винчестерского типа с интерфейсом IDE (Integrative Drive Electronics) – 300000-500000 часов, с интерфейсом SCSI – до 1 млн. часов. Это означает, что, например, при показателе 500000 часов (56 лет), вероятность выхода из строя за период 1000 часов составляет 0,5%.
эксплуатационные (стоимость, условия внешней среды, уровень акустического шума).
Наибольшее влияние на производительность ЭВМ оказывают информационные (функциональные) параметры, к которым относят следующие:
Емкость. Если носитель сменный, то под емкостью понимают объем одного тома, который доступен без смены носителя.
Для НМЛ
где Cбл – информационная емкость одного блока (зоны), байтов; nбл – число блоков, записанных на магнитной ленте.
Для НМД
где Cд – информационная емкость одной дорожки, байтов; nд – число дорожек (цилиндров) на рабочей поверхности диска; mд – число рабочих поверхностей диска.
Например, у НГМД (FDD – Floppy Disk Drive) 3,5”: CFDD = (18×512)×80×2 = 1474560 байтов = 1,44 Мб. Здесь 18 – количество секторов дорожки, 512 – размер одного сектора. Если исключить участки, занятые Boot-сектором (нулевая дорожка) и FAT таблицей (таблица размещения файлов), то получим доступные 1457664 байтов=1,39 Мб.
Рис. 5.1. Классификация внешних запоминающих устройств.
Емкость гибкого диска LS-120 - 120 Мбайт, а сменных дисководов JAZ и JAZ2 – 1 и 2 Гбайта соответственно. Емкость сменных дисководов фирмы SyQuest лежит в пределах от 0,23 (EZFlyer) до 1,5 (SyJet) Гбайт, а дисководов ORB – 2,16 Гбайт.
Емкость НМД винчестерского типа (HDD – Hard Disk Drive) с интерфейсом IDE достигает 80 Гбайт (количество дисков до 5 с двумя рабочими поверхностями), с интерфейсом SCSI еще больше, а число дисков достигает 10.
Примечание. Обозначения IDE и ATA (Advanced Technology Attachment – подключение к AT) синонимы.
Емкость НМЛ стандарта MLR - 25 Гбайт, стандарта DDS до 24 Гбайт, стандарта DLT – 20-40 Гбайт, стандарта Mamonth - 120 Гбайт.
Емкость дисков CD-ROM: 650-700Мбайт, DVD-ROM (Digital versatile disc – универсальный цифровой диск): 4,7-17 Гбайт, магнитооптических дисков 5,25” – до 22,6 Гбайт, а 3,5” – до 1,3 Гбайт.
Номинальная скорость передачи данных (пропускная способность, скорость записи-считывания, внутренняя скорость передачи – internal transfer rate).
Блок на носителе можно рассматривать в виде последовательности бит, расположенных вдоль направления движения носителя. Длительность записи-считывания блока поэтому определяется временем, затрачиваемым на прохождения блока под головкой, а пропускная способность соответствует отношению объема блока ко времени его прохождения под головкой. Следует отметить, что среднее значение скорости передачи информации в ВЗУ может существенно отличаться от номинального значения, т.к. значительная часть времени при обращении к ВЗУ тратится на поиск информации. Кроме того, реальная скорость передачи данных зависит от пропускной способности внешних шин и существенно ниже.
Для НМЛ
где l – продольная информационная плотность записи, бит/мм; v – скорость перемещения магнитной ленты, мм/с (стандартная скорость 0,864 - 2,5 м/с); nk – число информационных каналов записи-воспроизведения (15-144).
FНМЛ составляет у стандарта MLR – 2 Мбайт/с, стандарта DDS – 0,4-3 Мбайт/с, стандарта DLT 1,5-10 Мбайт/с.
Для НМД
где tоб= 60/nоб – время одного оборота диска, с; nоб – частота вращения, об/мин (rpm – rotation per minutes).
Для FDD FFDD ≈ 80 Кбайт/с (nоб = 300 rpm), для LS-120 FLS-120 = 600 Кбайт/с, для ZIP FZIP = 1,4 Мбайт/с, для JAZ2 FJAZ2 = 8,7 Мбайт/с. Пропускная способность сменных дисководов фирмы SyQuest лежит в пределах от 2,4 (EZFlyer) до 7 (SyJet) Мбайт/с, а дисководов ORB – 5 Мбайт/с.
Для HDD с интерфейсом IDE FHDD = 15-60 Мбайт/с (максимальное значение относится к протоколу Ultra ATA-100 или Ultra DMA-100 (Direct Memory Access), nоб = 5400-7200 rpm), с интерфейсом SCSI достигает 66 Мбайт/с и выше (nоб = 7200-15000 rpm).
Для НОД (CD-ROM – Compact Disk ROM и DVD-ROM) номинальная скорость передачи данных традиционно рассчитывается исходя из кратности по отношению к стандартной единице, равной пропускной способности в 150 Кбайт/с. У CD-ROM 40 FCD-ROM 6 Мбайт/с. Частота вращения CD-ROM nоб = 7400-10400 (у 50) rpm.
У магнитооптических дисков 3,5” скорость чтения до 3,8 Мбайт/с, а скорость записи из-за инертности тепловых процессов значительно меньше до 1,3 Мбайт/с.
Среднее время доступа (average seek time).
Время доступа – это интервал времени от момента запроса до момента выдачи блока. Оно не постоянно и зависит от множества факторов: скорости перемещения носителя, скорости перемещения головок, способа доступа, расстояния между текущим положением головки и положением запрашиваемого блока.
Для НМЛ
где l – длина магнитной ленты, м (60-360 м); 1/3 – коэффициент, полученный в предположении, что информация располагается равномерно по всей длине ленты.
Для НМД
где tпоз – среднее время перемещения (позиционирования) головки на требуемую дорожку (или по-другому среднее время поиска дорожки – track to track seek), с; tож – среднее время ожидания блока (сектора) на дорожке, пока он не окажется под головкой. Принимается т.е. равным времени пол-оборота диска.
Для FDD TFDD= 100 мс (tпоз < 90 мс), для LS-120 TLS-120 = 70 мс, для JAZ2 TJAZ2 = 16 мс, у сменных дисководов фирмы SyQuest лежит в пределах от 13,5 (EZFlyer) до 11 (SyJet) мс, а у дисководов ORB – 10 мс (чтение), 12 мс (запись).
Для HDD с интерфейсом IDE THDD = 8,5-12 мс (nоб = 5400-7200 rpm), с интерфейсом SCSI – 4-8 мс (nоб = 7200-15000 rpm).
Для CD-ROM TCD-ROM= 60-90 мс. Для DVD-ROM TDVD-ROM= 110-180 мс. Для магнитооптических дисков 3,5” – 25 мс при задержке вращения 7 мс.
У НМЛ стандарта SLR TSLR= 45 с.
Плотностью записи. Различают поверхностную, продольную и поперечную плотностью записи.
Под поверхностной плотностью записи понимают число бит информации, записанных на единице поверхности носителя. Продольной плотностью записи l называют число бит на единице длины носителя вдоль вектора скорости его перемещения (бит/мм или bpi – bit per inch). Поперечная плотность записи q– число дорожек на единице длины носителя в направлении перпендикулярном вектору скорости (1/мм или tpi – tracks per inch). = l q.
Плотность записи определяет геометрические размеры носителя, параметры его быстродействия, а также объем памяти.
В свою очередь, плотность определяется:
принципами регистрации информации на носителе;
материалом носителя;
конструктивными особенностями и технологией изготовления, как носителя, так и средств записи-чтения.
Теоретические и практически достигнутые в настоящее время значения приведены в таблице 5.1.
У НМЛ стандарта QIC l до 96000 bpi (3800 бит/мм), q до 576 tpi (23 1/мм, у FDD l =17500 bpi (690 бит/мм) q = 135 tpi (5,3 1/мм)
Таблица 5.1.
Поверхностная плотность записи
Тип носителя |
Достигнутое значение, Gbpi2(Мбит/мм2) |
Теоретическое значение, Gbpi2 (Мбит/мм2) |
Магнитный |
10 (16) |
20-50 (30-75) |
Оптический |
30 (46) |
150-200 (230-300) |