Systemy operacyjne. dr inż. Marcin Czajkowski. Studia podyplomowe Wydział Informatyki PB

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Systemy operacyjne. dr inż. Marcin Czajkowski. Studia podyplomowe 2015-2016. Wydział Informatyki PB"

Seweryna Zalewska
9 lat temu
Przeglądów:

Systemy operacyjne Studia podyplomowe 2015-2016

1 Systemy operacyjne Studia podyplomowe Wydział Informatyki PB dr inż. Marcin Czajkowski

2 Struktury pamięci masowej

3 Plan wykładu Pamięć RAM i ROM, pamięć podręczna (cache) i masowa Dostęp do dysku Macierze RAID System plików

4 Pamięć RAM Pamięć RAM (ang. Random Access Memory pamięć o dostępie swobodnym) pamięć używana do ładowania programów oraz wszystkich danych wprowadzanych za pomocą klawiatury lub innych urządzeń wejściowych przez użytkownika. Każde wyłączenie zasilania komputera powoduje jej wyczyszczenie (usunięcie z niej wszystkich informacji). Oznacza to, że jest to pamięć ulotna

oraz wszystkich danych wprowadzanych za pomocą klawiatury lub innych urządzeń wejściowych

5 Rodzaje ROM Pamięć ROM (ang. Read Only Memory - pamięć tylko do odczytu) pamięć nieulotna, w której umieszcza się informacje stałe. W pamięci ROM zapisywane są fabrycznie wszystkie procedury potrzebne do uruchomienia komputera i jego obsługi. Procedury te są zapisane w BIOS-ie. Pamięć ROM jest programowana przez producenta w trakcie procesu produkcyjnego

6 Pamięć ROM PROM (ang. Programmable ROM) - pamięć programowana przez przepalenie cieniutkich drucików wbudowanych w strukturę (tzw. "przepalanie połączeń" - jest to zapis jednokrotny) EPROM (ang. Erasable Programmable ROM) - pamięć, którą możemy zapisać za pomocą sygnałów elektrycznych, zaś kasowanie odbywa się poprzez naświetlanie ultrafioletem EEPROM (ang. Electrically Erasable Programmable ROM) - pamięć kasowana i programowana sygnałami elektrycznymi. Najpopularniejszy jej rodzaj: pamięć flash - nazwa wzięła się od szybkości zapisu (rzędu nanosekund)

Erasable Programmable ROM) - pamięć, którą możemy zapisać za pomocą sygnałów elektrycznych, zaś kasowanie odbywa się poprzez naświetlanie

7 Pamięć podręczna (cache) Pamięć dodatkowa (cache) - dodatkowa pamięć, która jest schowkiem danych podręcznych dla procesora. Najczęściej przechowywane są w niej dane używane do obliczeń, co przyczynia się do zwiększenia prędkości pracy komputera

Najczęściej przechowywane są w niej dane używane do obliczeń,

8 Pamięć Masowa - wprowadzenie Pamięci masowe - pamięci trwałe, do długotrwałego przechowywania danych na nich zapisanych. Należą do nich: Nośniki magnetyczne: dyski twarde, dyskietki, pamięć taśmowa (taśmy) Nośniki optyczne: wszystkie rodzaje płyt np. CD-R, DVD-RW, BD_ROM itd. Pamięć półprzewodnikowa (flash): karty pamięci, dyski SSD, pamięć USB

Należą do nich: Nośniki magnetyczne: dyski twarde, dyskietki, pamięć taśmowa (taśmy)

9 Pamięć Masowa nośniki magnetyczne Struktura dysku: Dane przechowywane są na powierzchniach Maksimum dwie powierzchnie na talerzu. Co najmniej jeden talerz Dane znajdują się na koncentrycznych ścieżkach. Ścieżki podzielone są na sektory Odpowiednie ścieżki na wszystkich powierzchniach tworzą cylinder Dane są zapisywane i odczytywane przez głowice. Głowice przesuwane są przez napęd krokowy Wszystkie głowice przesuwane są jednocześnie Dysk z wymiennym lub niewymiennym nośnikiem

Ścieżki podzielone są na sektory Odpowiednie ścieżki na wszystkich powierzchniach tworzą cylinder Dane są zapisywane i

10 Pamięć Masowa porównanie nośników mag. Dyskietka vs mały dysk twardy

Pamięć Masowa napędy optyczne Płyta CD-R ma 4 warstwy: Poliwęglanowa warstwa ochronna w postaci plastikowego krążka (A) Warstwy organicznego barwnika,

(B) zamiast barwnika ma światłoczułą warstwę, która pod wpływem silnego światła staje się matowa (nie odbija światła i zwraca zero ) lub

11 Pamięć Masowa napędy optyczne Płyta CD-R ma 4 warstwy: Poliwęglanowa warstwa ochronna w postaci plastikowego krążka (A) Warstwy organicznego barwnika, który ulega stopieniu w momencie zapisu (B) Warstwy odbijającej złotej lub aluminiowej (C) Warstwy ochronnej z lakieru (D) Płyta CD-RW Ptk. (B) zamiast barwnika ma światłoczułą warstwę, która pod wpływem silnego światła staje się matowa (nie odbija światła i zwraca zero ) lub półprzezroczysta (odbija światło od warstwy i zwraca jeden Płyty DVD ok 7 krotna większa gęstość zapisu Płyty dwuwarstwowe Laser może mieć różne długości fal lub kątów nachylenia

12 Pamięć półprzewodnikowa Zalety (dotyczy wszystkich flash tj. SSD, pendrive i kart pamięci) Brak ruchomych części Zdecydowanie krótszy czas dostępu do danych Cichsze i odporniejsze na uszkodzenia mechaniczne (np. wstrząsy/upadek) Większa niezawodność i odporność Wady: Zdecydowanie droższe Brak możliwości zmieniania/nadpisania istniejących plików!!! Aktualizacja wymaga stworzenia kopii zapasowej (strata pamięci) Kasowanie znacznie dłuższe niż zapis/odczyt gdyż dokonuje się gdy blok pamięci jest wolny od innych plików (ew. przenoszenie) Ilość cyklów zapisów danych ograniczona (5-100 tysięcy) zaś odczyt dowolny

wstrząsy/upadek) Większa niezawodność i odporność Wady: Zdecydowanie droższe Brak możliwości zmieniania/nadpisania istniejących plików!

13 Pamięć flash ciekawostki Prędkości pamięci USB: Przykładowo najnowsze USB 3.1 (2 gen.) przegra 50 GB dysk Blu-Ray w 38 sekund Dostęp do danych stronicowanie pamięci

14 Planowanie dostępu do dysku Czas dostępu do danych na dysku zależy od trzech składowych: czasu potrzebnego na ustawienie głowicy nad odpowiednią ścieżką, nazywanego czasem przeszukiwania (ang. seek time), czasu oczekiwania na pojawienie się pod głowicą odpowiedniego sektora nazywanego czasem oczekiwania (ang. latency time) czasu poświęconego na transfer informacji, nazywanego czasem przesłania. Najbardziej znaczącą (i jedyną na którą możemy mieć wpływ) jest składowa związana z czasem przeszukiwania. Metody dostępu pozwalają zminimalizować ten czas.

seek time), czasu oczekiwania na pojawienie się pod głowicą odpowiedniego sektora nazywanego czasem oczekiwania (ang.

15 Metody przeszukiwania FCFS odpowiednik FIFO (słabe rezultaty, długie poszukiwania i może popsuć głowicę) SSTF (shortest seek-time-first) wybieramy te zlecenia, które położone są na ścieżce najbliżej bieżącego położenia głowicy (może zagładzać) SCAN jednostajne poruszanie się po całej głowicy i co wpadnie to jest realizowane (jak dojdzie do końca talerza to zmienia kierunek) Inne: C-SCAN, LOOK, C-LOOK, kolejki sektorów Więcej info wykład oryginalny

głowicy (może zagładzać) SCAN jednostajne poruszanie się po całej głowicy i co wpadnie to jest realizowane (jak

16 Efektywność i niezawodność (macierze RAID) Wydajność procesorów wzrasta wykładniczo. W przypadku dysków nie jest to prawdą. Czas dostępu jest ograniczony przez mechanikę dysku Niezawodność dysków nie jest wysoka. Nic dziwnego, dysk ma miliony sektorów. Rozwiązanie: wykorzystaj kilka dysków Dane przesyłane równolegle z wielu dysków Dane zapamiętane w paskach (ang. Stripe). Bit parzystości na dodatkowym dysku. Technika nosi nazwę RAID (ang. redudant array of independent drives).

Czas dostępu jest ograniczony przez mechanikę dysku Niezawodność dysków nie jest wysoka.

17 Typy macierzy RAID raid 0 podział bloków na paski rozmieszczone na kilku dyskach raid 1 podział na paski i zdublowanie każdego dysku raid 2 podział odbywa się na poziomie bajtów; na każdym dysku zapisywany jest jeden bit słowa opatrzonego kodem detekcyjno-korekcyjnym Hamminga; wymaga dużej liczby dysków i synchronizacji ich głowic, raid 3 uproszczona wersja RAID 2, w której do każdego słowa dołączany jest bit parzystości, zapisywany na wyznaczonym do tego dysku, raid 4 jak wyżej, ale parzystość jest obliczana na poziomie pasków, nie wymaga synchronizacji, raid 5 paski parzystości nie są przechowywane na pojedynczym dysku, a zapisywane z przeplotem (ang. interleaving), czyli rozproszone po wszystkich dyskach macierzy. Niektóre poziomy macierzy RAID mogą być ze sobą kombinowane. Więcej info wykład oryginalny

dołączany jest bit parzystości, zapisywany na wyznaczonym do tego dysku, raid 4 jak wyżej, ale parzystość jest obliczana na poziomie pasków, nie wymaga synchronizacji, raid 5 paski parzystości nie są

18 Jednostki pamięci Bit - (ang. binary digit - cyfra dwójkowa) najmniejsza jednostka (porcja) informacji. Może zawierać jedną z dwóch wartości: 0 lub 1 Bajt - (ang. byte) liczba złożona z 8 bitów. Oznaczana symbolem B Do wyrażenia dużych pojemności pamięci używamy wielokrotności jednostki bajt (B): 1 kb (kilobajt) = 1024 B 1 MB (megabajt) = 1024 kb 1 GB (gigabajt) = 1024 MB 1 TB (terabajt) = 1024 GB 1 PB (petabajt) = 1024 TB 1 EB (exabajt) = 1024 PB

Oznaczana symbolem B Do wyrażenia dużych pojemności pamięci używamy wielokrotności jednostki bajt (B): 1 kb

19 Jednostki transmisji danych Bit na sekundę - jednostką przesyłania danych jest bit na sekundę. Zapisywana najczęściej jako bps (ang. bit per second) lub b/s Do wyrażenia dużych szybkości transmisji używamy wielokrotności jednostki bps: kb/s (kbps) - kilobity na sekundę Mb/s (Mbps) - megabity na sekundę Gb/s (Gbps) - gigabity na sekundę Jeżeli prędkość przesyłu jest podana w bajtach, należy ją podzielić przez 8 np. 256 kb/s = 32 kb/s

bit per second) lub b/s Do wyrażenia dużych szybkości transmisji używamy wielokrotności jednostki bps: kb/s

Podobne dokumenty

System komputerowy, rodzaje, jednostki pamięci

System komputerowy, rodzaje, jednostki pamięci Wykład: system komputerowy, warstwy systemu, podstawowe pojęcia systemowe, GUI, jądro, powłoka, interpreter, MS-DOS, system plików, cechy jądra, rodzaje jąder,