ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.12.2021
Просмотров: 6804
Скачиваний: 22
348
Таким чином, в RAID 10 поєднується розшарування пам'яті й дублювання даних (рис. 9.42). Це дозволяє досягти високої продуктивності, характерної для RAID 0, при рівні відмовостійкості, характерної для RAID 1. Основним недоліком цього типу RAID є висока вартість реалізації. Крім того, необхідність синхронізації всіх дисків приводить до ускладнення контролера.
Таку конфігурацію дискових масивів називають дворівневим RAID або RAID 10 (RAID 0+1). Область її застосування: дешеві масиви, в яких головне - надійність зберігання даних.
Як вже було сказано вище, можливі й інші комбінації базових типів дискових масивів. Наприклад, при поєднанні технологій RAID 0 та RAID3, коли в додаток до принципів організації RAID 0 роль окремих дисків виконують дискові масиви, організовані за схемою RAID З, отримується схема RAID 53. Часто застосовують розділення загального дискового простору на частини, причому об'єм кожної з них визначається користувачем. Одна частина функціонує як RAID одного типу, інша - як RAID іншого типу. Це дозволяє досягти вищої продуктивності та можливості резервного копіювання на випадок збою.
Потрібно відзначити, що керування масивами RAID може бути реалізоване програмно, як, наприклад, у Windows NT, апаратно або програмно-апаратно. При апаратній реалізації досягається вища продуктивність, причому система RAID може бути виконана як автономний пристрій, в якому поєднуються масив дисків і контролер. Контролер містить мікропроцесор і працює під керуванням особистої операційної системи, реалізовуючи різноманітні режими роботи RAID, забезпечуючи можливість заміни несправних дисків без втрати інформації та без зупинки роботи.
9.7.3. Оптична пам'ять
У 1983 році була представлена перша цифрова аудіосистема на базі компакт дисків (CD - compact disk). Компакт-диск - це односторонній диск, здатний зберігати більш ніж 60-хвилинну аудіоінформацію. Величезний комерційний успіх CD сприяв розвитку технології дешевих оптичних запам'ятовуючих пристроїв. За подальші роки були створені різні системи пам'яті на оптичних дисках, три з яких у прогресуючому ступені приживаються в комп'ютерах: CD-ROM, WARM і оптичні диски із стиранням.
349
9.7.3.1. Постійна пам'ять на основі компакт дисків
Для аудіо компакт-дисків і CD-ROM використовується ідентична технологія. Основна відмінність полягає у тому, що програвачі CD-ROM міцніші і містять пристрої для виправлення помилок, які забезпечують коректність передачі даних з диска у комп'ютер. Диск виготовляється з пластмаси, наприклад, полікарбонату, і покритий забарвленим шаром з високою віддзеркалюючою здатністю, зазвичай алюмінієм. Цифрова інформація наноситься у вигляді мікроскопічних поглиблень у відзеркалювальній поверхні. Запис інформації проводиться за допомогою сильно сфокусованого променя лазера високої інтенсивності. Так створюється так званий майстер-диск, з якого потім друкуються копії. Поглиблення на копії захищаються від пилу і пошкоджень шляхом покриття поверхні диска прозорим лаком
Інформація з диска зчитується малопотужним лазером, розташованим у програвачі. Лазер освітлює поверхню диска, що обертається, крізь прозоре покриття. Інтенсивність відбитого променя лазера міняється, коли він потрапляє в поглиблення на диску. Ці зміни фіксуються фотодетектором і перетворюються на цифровий сигнал
Поглиблення, розташовані ближче до центру диска, переміщаються щодо променя лазера повільніше, ніж більш віддалені. Через це необхідні заходи для компенсації відмінностей в швидкості так, щоб лазер міг прочитувати інформацію з постійною швидкістю
Одне з можливих вирішень аналогічне до вживаного в магнітних дисках - збільшення відстані між бітами інформації, залежно від її розташування на диску. В цьому випадку диск може обертатися з незмінною швидкістю і, відповідно, такі дискові пристрої відомі як пристрої з постійною кутовою швидкістю. Зважаючи на нераціональне використання зовнішньої частини диска метод постійної кутової швидкості в CD-ROM не підтримується. Натомість інформація по диску розміщується в секторах однакового розміру, які скануються з постійною швидкістю за рахунок того, що диск обертається із змінною швидкістю. В результаті поглиблення прочитуються лазером із постійною лінійною швидкістю. При доступі до інформації у зовнішнього краю диска швидкість обертання є меншою і зростає при наближенні до осі. Ємність доріжки і затримки обертання зростають зі зсувом від центру до зовнішнього краю диска
Випускаються CD-ROM різної ємності. У типовому варіанті відстань між доріжками складає 1,6 мкм, що, з урахуванням проміжків між доріжками, дозволяє забезпечити 20 344 доріжки. Фактично ж, замість безлічі концентричних доріжок, є одна доріжка у вигляді спіралі, довжина якої рівна 5,27 км. Постійна лінійна швидкість CD-ROM - 1,2 м/с, тобто для "проходження" спіралі потрібно 4391 секунд або 73,2 хвилини. Саме ця величина складає стандартний максимальний час програвання аудіодиска. Оскільки дані прочитуються з диска зі швидкістю 176,4 КБ/с, ємність CD-ROM рівна 774,57 МБ
Дані на CD-ROM організовані як послідовність блоків. Типовий формат блоку показаний на рис. 9.43.
350
Блок включає наступні поля:
-
Синхронізацію. Це поле ідентифікує початок блоку і складається з нульового байта, десяти байтів, що містять тільки одиничні розряди, і знову байта зі всіх нулів.
-
Ідентифікатор. Заголовок, що містить адресу блоку і байт режиму. Режим 0 визначає порожнє поле даних; режим 1 відповідає за використання коду, що коригує помилки, і наявність 2048 байт даних; режим 2 визначає наявність 2336 байт даних і відсутність коригуючого коду.
-
Дані. Дані користувача.
-
Коригуючий код (КК). Поле призначене для зберігання додаткових даних користувача в режимі 2, а в режимі 1 містить 288 байт коду з виправленням помилок.
Рис. 9.44 ілюструє організацію інформації на CD-ROM. Як вже наголошувалося, дані розташовані послідовно по спіралевидній доріжці. Для варіанту з постійною лінійною швидкістю довільний доступ до інформації стає складнішим.
Останнім часом намітився перехід до нового типу оптичних дисків DVD (Digital Video Data). Диски DVD складаються з двох шарів завтовшки 0,6 мм, тобто мають дві робочих поверхні, і забезпечують зберігання по 4,7 Гбайт на кожній. У технології DVD використовується лазер з меншою довжиною хвилі (650 нм проти 780 нм для стандартних CD-ROM), а також витонченіша схема корекції. Все це дозволяє збільшити число доріжок і підвищити щільність запису. Крім того, при записі застосовується метод компресії інформації, відомий як MPEG2.
9.7.3.2. Оптичні диски із стиранням
Серед багатьох технологій оптичних дисків з можливістю багатократного перезапису інформації комерційно прийнятною виявилася тільки магнітооптична. У таких системах енергія лазерного променя використовується спільно з магнітним полем. Запис і стирання інформації відбуваються за рахунок реверсування магнітних полюсів маленьких областей диска, покритого магнітним матеріалом. Лазерний промінь нагріває
351
опромінювану пляму на поверхні і у цей момент магнітне поле може змінити орієнтацію магнітних полюсів на опромінюваній ділянці. Оскільки процес поляризації не викликає фізичних змін на диску, йому не страшні багатократні повторення. При читанні напрям магнітного поля можна визначити за поляризацією лазерного променя. Поляризоване світло, відбите від певної плями, змінює свій кут віддзеркалення залежно від характеру намагніченості.
9.7.4. Магнітні стрічки
Пам'ять на базі магнітних стрічок використовується в основному для архівації інформації. Носієм служить тонка стрічка полістиролу завширшки 0,38-2,54 см і завтовшки близько 0,025 мм, покрита магнітним шаром. Стрічка намотується на бобіни різного діаметру. Дані записуються послідовно, байт за байтом, від початку стрічки до її кінця. Час доступу до інформації на магнітній стрічці є значно більшим, чим у раніше розглянутих видів зовнішньої пам'яті.
Зазвичай уздовж стрічки розташовується 9 доріжок, що дозволяє записувати упоперек стрічки байт даних і біт парності. Інформація на стрічці групується в блоки - записи. Кожен запис відділяється від сусідньої міжблоковим проміжком, що дає можливість позиціювання головки зчитування/запису на початок будь-якого блоку. Ідентифікація запису проводиться по полю заголовка, що міститься в кожному записі. Для вказівки початку і кінця стрічки використовуються фізичні маркери у вигляді металізованих смужок, що наклеюються на магнітну стрічку, або прозорих ділянок на самій стрічці. Відомі також варіанти маркування початку і кінця стрічки шляхом запису на неї спеціальних кодів - індикаторів.
В комп'ютерах зазвичай застосовуються котушкові пристрої з вакуумними системами стабілізації швидкості переміщення стрічки. У них швидкість переміщення стрічки складає близько 300 см/с, щільність запису - 4 КБ/см, а швидкість передачі інформації - 320 КБ/с. Типова котушка містить 730 м магнітної стрічки.
У пам'яті на базі картриджів використовуються касети з двома котушками, аналогічні стандартним аудіокасетам. Типова ширина стрічки - 8 мм. Найбільш поширеною формою таких пристроїв є DAT (Digital Audio Tape). Дані на стрічку заносяться по діагоналі, як це прийнято у відеокасетах. За розміром такий картридж приблизно удвічі менший, ніж звичайна компакт-диск-касета, і має товщину 3,81 мм. Кожен картридж дозволяє зберігати декілька ГБ даних. Час доступу до даних невеликий (середнє між часами доступу до дискет і до жорстких дисків). Швидкість передачі інформації вища, ніж у дискет, але нижча, ніж у жорстких дисків.
Другим видом пам'яті на базі картриджів є пристрій стандарту DDS (Digital Data Storage). Цей стандарт був розроблений в 1989 році для задоволення вимог до резервного копіювання інформації з жорстких дисків у могутніх серверах і розрахованих на багато користувачів системах. По суті, це варіант DAT, що забезпечує зберігання 2 ГБ даних при довжині стрічки 90 м. У пізнішому варіанті стандарту DDS-DC (Digital Data Storage — Data Compression) за рахунок застосування методів стиснення інформації ємність стрічки збільшена до 8 ГБ. Нарешті, третій тип запам'ятовуючого пристрою на базі картриджів також призначений для резервного копіювання вмісту жорстких дисків, але при менших об'ємах такої інформації. Цей тип відповідає стандарту QIC (Quarter Inch