计组原理

磁盘

  • 组成
    • 磁盘驱动器：驱动磁盘转动
    • 磁盘控制器：
    • 盘片 $\leftarrow$ 记录面 $\times n$ $\leftarrow$ 磁道 $\times n$ $\leftarrow$ 扇区 $\times n$
      • 磁头数 = 记录面数
      • 柱面数 = 磁道数 per 盘片
      • 扇区数 = 扇区 per 磁道
    • 磁盘高速缓存 disk cache：
  • 性能指标
    • 记录密度：
      • 道密度 = 半径方向道数 / 单位长
      • 位密度 = bit / 单位长
      • 面密度 = 道密度 $\times$ 位密度
    • 磁盘容量
      • 非格式化容量 := 可利用磁化单元总数 = 记录面数 $\times$ 柱面数 $\times$ (磁化单元数 per 磁道)
      • 格式化容量 := 特定记录格式下可存信息总量 = 记录面数 $\times$ 柱面数 $\times$ 扇区数 $\times$ 扇区容量
      • 格式化容量 $<$ 非格式化容量
    • 存取时间 = 寻道时间 + 旋转延迟时间 + 传输时间
      • 寻道时间 := 定位磁道 $=\frac{1}{2} \cdot\frac{1}{转速r}$ $\frac{1}{2}$ for 平均值
      • 旋转延迟时间 := 定位扇区
      • 传输时间 := 传输数据 = $\frac{1r}{磁道扇区数 \times旋转速度}$
    • 数据传输速率 $D_{r}=r N$
      • $r$ := 转速 $r/s$
      • $N$ := 磁道容量 $B/r$
  • 磁盘寻址
    • [柱面(磁道)号:盘面(磁头)号:扇区号]
    • 最小读写单位 = 扇区
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  1. 双面盘片 $\Rightarrow$ 磁头数 $\times2$
  • RAID
    • 共用磁盘 $\to$ 增加存储速率
    • 同时存取 $\to$ 增加吞吐率
    • 冗余 $\to$ 提升可靠性
    • 数据校验 $\to$ 容错能力
RAID 冗余 校验 条带化 优点 缺点
RAID0 无 无 条带化 1. 扩大存储容量
2. 加快存储速率		 无纠错
RAID1 镜像 无 容量减半
RAID2 海明码 条带化
RAID3 块交叉 奇偶校验
RAID4 位交叉 奇偶校验 (in 1 disk)
RAID5 奇偶校验 (分布在多 disk)