Transcript Document
ذخيره سازي ،بازيابي اطالعات و مهندسي فايلها ذخيره سازي ترجمه و تأليف :مهندس رضا فهيمي دراين مجموعه داريم: •دسته بندي ابزارهاي ذخيره سازي •ابزارهاي ذخيره سازي مغناطيسي •ابزارهاي ذخيره سازي نوري دسته بندي حافظه ها • حافظه وسيله اي است كه اطالعات (خام و پردازش شده ) را ذخيره نموده و زماني كه كامپيوتر خاموش است (بعضي از انواع حافظه) نيز آن ها را نگهداري مي نمايد و بعدا مي توان موارد دلخواه را بازيابي نمود. • ابزارهايي كه عمل ذخيره سازي را انجام مي دهند ابزارهاي ذخيره ساز ناميده مي شوند مثال درايو فالپي ابزار ذخيره سازي و خود فالپي را حافظه يا مدياي ذخيره سازي گويند. خصوصيات حافظه ها نوشتن /خواندن Read / Write آدرس پذيري Addressing دستيابي و زمان دستيابي Accessibility ظرفيت Capacity نرخ انتقال Transfer rate حافظه ها براساس نحوه قرارگيري سخت افزار به دو نوع تقسيم مي شوند: حافظه هاي درون ماشين حافظه هاي بيرون ماشين سلسله مراتب حافظه ها تكنيك هاي ذخيره سازي در حافظه ها مغناطيسي نوري )SSD (solid state device : حافظه هاي مغناطيسي Diskettes (floppy disks) ديسكت ها • Hard disks )هارد ديسك (ديسك سخت • High-capacity floppy disksديسكت هاي پرظرفيت • Disk cartridges كاتريج حافظه • Magnetic tape نوار مغناطيسي • ابزارهاي ذخيره سازي مغناطيسي چگونه كار مي كنند؟ • يك ديسك مغناطيسي با ذرات مغناطيس شونده پوشيده شده است كه وقتي در ميدان مغناطيسي (شار) قرار گيرد دوقطبي مي شود و هر لحظه با توجه به موقعيت شار مغناطيسي در يكي از دو قطب قرار مي گيرد. • هر كدام از قطب ها نشانگر ( 1روشن) و يا ( 0خاموش) يك بيت اطالعات را ذخيره مي سازند كه اين بيت توسط واحد مركزي پردازش )(CPU فهميده مي شود. • براي ايجاد شار مغناطيسي نوك هاي نوشتن و خواندن در دستگاه هاي راه انداز ديسك (ديسك درايور) كه داراي مغناطيس هاي الكتريكي هستند استفاده مي شود. Write head هد نوشتن با عبور جريان از سيم پيچ هد عمل نوشتن آغاز مي شود ديسك مغناطيسي در ابتدا ذرات مغناطيس به صورت نامنظم بر روي سطح ديسك پراكنده شده اند پس از عبور جريان و مغناطيس شدن ذرات ،نظم خاص ذرات شكل گرفته نشانگر ذخيره شدن اطالعات مي باشد هم زمان با چرخش ديسك هد عمليات نوشتن را انجام مي دهد فالپي ديسك ها اين ديسك ها نيز يكي از انواع حافظه هاي مغناطيسي هستند و به عنوان وسيله اي براي انتقال اطالعات از يك كامپيوتر به كامپيوتر ديگر و يا ذخيره سازي اطالعات (پشتيبان) مورد استفاده قرار مي گيرند .الزم به ذكر است كه اين حافظه ها داراي انواع 5.25و 3.5اينچي مي باشند. درايو 3.5اينچي ديسك سخت (هارد ديسك) ديسك سخت به عنوان يكي از حافظه هاي پر كاربرد در سيستم هاي امروزي يكي ديگر از انواع حافظه هاي مغناطيسي مي باشد .اين مديا داراي تعدادي صفحات مدور كه بر روي يك محور قراردارند و توسط هد هاي نوشتن و خواندن امكان ضبط و يا بازيابي اطالعات بر روي هر صفحه وجود دارد. هارد ديسك ها نسبت به حافظه هاي نرم (فالپي) از نظر كارآئي در جايگاه باالتري قرار دارند (سرعت چرخش صفحات = دسترسي و فضاي ذخيره بيشتر) Read/write heads هارد ديسك هارد ديسك Read/write heads plate هر چقدر تعداد صفحات هارد زيادتر باشد امكان ذخيره سازي بيشتر است .مثال در هارد روبرو سه صفحه و 6هد خواندن و نوشتن وجود دارد فرمت كردن ديسك هاي مغناطيسي : • قبل از ذخيره كردن اطالعات بر روي ديسك هاي مغناطيسي عمل فرمت بر روي آن بايستي صورت گيرد .فرمت كردن يعني فضاهاي ديسك آدرس دهي شده و محل هاي ذخيره سازي اطالعات بر روي آن مشخص گردد. • عمليات فرمت دواير متحدالمركزي را بر روي ديسك ايجاد نموده كه به آن ها شيار ) (trackگفته مي شود و سپس هر شيار به قطعات كوچكتري تقسيم شده كه آن را سكتور ) (sectorگويند. • برنامه هاي سيستم عامل سكتورها را گروه بندي نموده كه هر گروه خوشه يا كالستر ) (clusterنام دارد .كه فايل ها در كامپيوتر براساس فضايي كه كالسترها اشغال مي كنند آدرس دهي مي شوند. ديسك فرمت شده شيار )(track سكتور شيار-سكتور يا Word sector سكتور ديسك فرمت شده نحوه آدرس دهي : شماره هد /شماره استوانه /شماره شيار در استوانه /شماره سكتور كالستر فضاي موجود بر روي يك ديسك فرمت شده: وقتي يك ديسك فرمت مي شود برنامه سيستم عامل چهار فضا بر روي آن ايجاد مي كند: بوت سكتور جدول آدرس فايلها(كپي )2 محل ذخيره اطالعات جدول آدرس فايلها • • • • – Boot sectorبوت سكتور برنامه كوچكي است كه به محض روشن شدن كامپيوتر اطالعات راه اندازي را لود مي كند. – ) File allocation table (FATآدرس محل ذخيره سازي ركوردهاي ابتداي فايل ها را مشخص مي سازد – Root folderاين پوشه كاربر را قادر مي سازد تا اطالعات را به طريقه منطقي ذخيره سازد – Data areaمحل ذخيره اطالعات كاربر پارامترهاي ديسك استوانه x پارامترهاي ظرفيتي: سكتوراستوانه 1 تعداد سكتور در شيار تعداد رويه در استوانه تعداد شيار در هر رويهپارامترهاي زماني : زمان جستجو )(Seek Timeزماني كه طول مي كشد تا اطالعات درخواستي cpuپيدا شود(هد خواندن بر روي استوانه مورد نظر قرار گيرد) سرعت دوران :دور در دقيقه )(RPM زمان انتظار دوران ) : (Rotational Latencyزماني كه اطالعات مورد نظر زير هد قرار گيرد صفحات مغناطيسي محل ضبط ديتا محور چرخش صفحات بازوي هد محل اتصال به مدارات كنترل وكامپيوتر موتور حركت دهنده بازوي هد محور حركتي بازوي هد كابل حامل اطالعات براي هد خواندن/نوشتن هد خواندن نوشتن مدارات كنترل : مثال Western Digital محصولWE30EZRX هارد WD Caviar Green 3 TB SATA ترابايت3 اينچ3.5 مگابايت64 sata 6 Gb/s intellipower :ظرفيت : ديسك : كش :اينترفيس : سرعت http://wd.com/en/products/catalog/default.aspx?segment=1 Barracuda Desktop Hard Drive ST320DM000 seagate محصول گيگا بايت320 :ظرفيت اينچ3.5 : ديسك مگابايت16 : كش sata 6 Gb/s :اينترفيس دور در دقيقه7200 : سرعت 329 Gfc/in^2 : (Arial Density) تراكم http://www.seagate.com/gb/en/internal-hard-drives/desktop-hard-drives/barracuda/ حافظه نوار مغناطيسي حافظه نوار مغناطيسي ابزاري است كه از نوار پالستيكي ساخته شده و سطح آن با مواد مغناطيس شونده پوشيده شده است .اين حافظه براي مصارف ذخيره سازي اطالعات به صورت آنالوگ و ديجيتال به كار مي رود .اطالعات در عرض نوار ذخيره شده و به صورت گروه هاي دسته بندي شده (ركورد يا بالك) قابل دسترسي است. نكته مهم :دسترسي اطالعات در اين نوع حافظه برخالف حافظه هاي ديگر مغناطيسي بصورت سريال مي باشد يعني براي دسترسي به اطالعات خاص ابتدا بايستي دسترسي به اطالعات قبل از آن حاصل شده و سپس اطالعات مورد نظر استحصال گردد. حافظه نوار مغناطيسي از نوع ريل به ريل حافظه نوار كارتريچ حافظه كاست نحوه ذخيره سازي اطالعات بر روي نوار نوارهاي 7شياره -نوارهاي 9شياره نمونه ضبط اطالعات در عرض نوار 7شياره چگالي نوار : Densityميزان ضبط اطالعات (بيت /بايت /كاراكتر) در هر اينچ طول نوار را چگالي نوار گويند فضاي خالي بين ركورد : Inter-record Gapبين ركوردهاي ضبط شده در نوار فضاي خالي در نظر گرفته مي شود (حدود سه چهارم اينچ) تا نحوه شروع و خاتمه نوشتن و خواندن در حافظه نوار مشخص باشد .اين فضا را گپ بين ركورد مي نامند. زمان تأخير نوار :Latencyزماني كه حافظه به سرعت نهايي خود براي خواندن و نوشتن برسد را زمان تاخير latencyگويند. عالئم ابتدا و انتهاي نوار : Markersبراي تشخيص ابتدا و انتهاي نوار بخشي از نوار با عالمت هاي آلومينيومي پوشانده مي شود. (1 foot : ft : ′ = 0.3048 (meter) = 12” )inches ظرفيت اسمي نوار Sn = L * D حاصلضرب طول نوار ( Lفوت) در چگالي نوار ( Dبيت /اينچ) ظرفيت واقعي نوار مداخله پارامتر گپ بين ركورد يا بالك در ظرفيت اسمي ظرفيت واقعي نوار را مي دهد Se =B/(B + D) Sn L=2400 ft G= 0.6 in در يك نوار داريم D=1600 bpi : براي ذخيره فايلي با ركوردهاي 200بايتي و بلوك هاي 2000بايتي : حل يك مسئله ظرفيت اين نوار گنجايش چند ركورد را دارد؟ فضاي اشغال شده نوار توسط يك بلوك B/D= 2000/1600= 1.25 in 1.25 + 0.6 = 1.85 بعد از هر بلوك يك گپ قرار مي گيرد پس هر بلوك 1.85اينچ از نوار را اشغال مي كند. تعداد بلوك ها =فضاي اشغال شده توسط يك بلوك /طول كل نوار 2400*12/1.85=15567.5 * 10 = 155675 حافظه هرز ناشي از وجود گپ ها چند بايت است؟ = 0.6*1600 = 960 byteحافظه هرز به ازاي يك بلوك 960 * 15567.5 = 14944800 byte سرعت اسمي نوار 160000بايت در ثانيه ،شروع و حركت 1ميلي ثانيه زمان خواندن كل در اسلوب بالكي سرعت اسمی = تراکم نوار* سرعت نوار سرعت نوار V=160000/1600=100 تعداد كل گپ ها * زمان شروع حركت = زمان صرف شده درگپ ها = 0.001 s 15.5675 = 0.001 * 15567.5 زمان صرف شده /طول نوار = سرعت نوار زمان صرف شده 100 = 2400*12/ = 2400*12/100=288 Sزمان خواندن زمان صرف شده در گپ ها +زمان خواندن = زمان كل خواندن = 288 + 15.5675 = 303.5677زمان كل خواندن حافظه هاي نوري حافظه هاي نوري : • ديسك هاي فشرده فقط خواندني )Compact Disk Read-Only Memory (CD-ROM • دي وي دي هاي فقط خواندني )Digital Video Disk Read-Only Memory(DVD-ROM • ديسك هاي فشرده قابل ضبط )CD-Recordable (CD-R • ديسك هاي فشرده قابل ضبط مجدد )CD-Rewritable (CD-RW • ديسك هاي فشرده عكس PhotoCD حافظه هاي نوري چگونه كار مي كنند؟ برروی ديسک با ليزر چاله pitsايجاد می شود نواحی هموار و بدون تغيير (سطح هموار )land حافظه هاي نوري از صفحات پوشيده شده از يك سري نقاط فرورفتگي ) (pitsو صاف ) (landsتشكيل شده اند كه هر كدام نور را به طور خاص و متفاوتي بازتاب مي دهند. وقتي كه درايور نوري پرتو نوري را به سمت يك حفره ارسال مي كند نور بازتاب نخواهد داشت (عدد صفر) در صورتيكه نور ارسال شده به سمت يك نقطه صاف كامال بازتاب خواهد داشت (عدد يك) ظرفيت ذخيره سازی باال -بهای کم و دوام زياد جستجو كند دستيابي مستقيم زمان بر بدليل ذخيره سازي بلوكي سرعت انتقال باال 1 0 حافظه نوري CD-ROMديسك فشرده فقط خواندني نيز خوانده مي شود. اين حافظه حدود 650مگابايت اطالعات ( 70دقيقه فيلم يا موسيقي) را در خود ذخيره مي كند. نوشتن اطالعات يكبار صورت مي گيرد. در سال 1997چند شرکت بزرگ تجهيزات الکترونيکي سازماني بنام DVD – Forumتاسيس کردند که هدفش توليد استاندارد جديد براي CDبود که حاصل كار ساخت (Digital Video Disk) DVDبا 8نوع متفاوت ساخته شدند. در ابتدا DVDها فقط براي ويدئوها طراحي شدند .بنابراين تحت نام ) (Digital video Diskمعرفي شدند. اولين تفاوت DVDها با CDها بخاطر ظرفيت باالي DVDهاست عامل مهم آن دو اليه بودن DVDاست بطوريکه يک طرف ديسک دو اليه مي تواند شامل دو اليه داده باشد در حين خواندن ابتدا اليه اوّل و سپس اليه دوم خوانده مي شود .البته تشخيص DVDها دو اليه از DVDهاي تک اليه آسان است چون DVDدو اليه نقره اي و DVDتک اليه طاليي رنگ است. در سال 1997چند شرکت بزرگ تجهيزات الکترونيکي سازماني بنام – DVD Forumتاسيس کردند که هدفش توليد استاندارد جديد براي CDبود که حاصل كار ساخت (Digital Video Disk) DVD با 8نوع متفاوت ساخته شدند. در ابتدا DVDها فقط براي ويدئوها طراحي شدند .بنابراين تحت نام )Digital video Disk معرفي شدند. اولين تفاوت DVDها با CDها بخاطر ظرفيت باالي DVDهاست عامل مهم آن دو اليه بودن DVDاست بطوريکه يک طرف ديسک دو اليه مي تواند شامل دو اليه داده باشد در حين خواندن ابتدا اليه اوّل و سپس اليه دوم خوانده مي شود .البته تشخيص DVDها دو اليه از DVDهاي تک اليه آسان است چون DVDدو اليه نقره اي و DVDتک اليه طاليي رنگ است. )Blu-ray Disc (BD حافظه اي نوري است كه به عنوان جايگزيني براي DVDها ساخته شده است .اين ديسك پالستيكي 120 ميلي متري 1.2ميليمتر ضخامت داشته و هم اندازه ديسك هاي DVDمي باشد . ظرفيت اين ديسك ها برابر با 25گيگابايت در هر اليه بوده كه براي ديسك هاي دواليه به 50گيگا بايت ميرسد. )Blu-ray Disc (BDحافظه اي نوري است كه به عنوان جايگزيني براي Blu-ray Discبه صورت سه اليه و چهار اليه نيز با ظرفيت هاي 100و 128گيگابايت ساخته مي شوند. براي نوشتن و يا خواندن از اين ديسك ها از ليزر آبي استفاده مي شود استفاده از ليزر آبي باعث ذخيره سازي بيشتر (از نوع قبلي ليزر قرمز كه در DVDها بكار مي رود) مي شود. )Blu-ray Disc (BD حافظه اي نوري است كه به عنوان جايگزيني براي DVDها ساخته شده است .اين ديسك پالستيكي 120 ميلي متري 1.2ميليمتر ضخامت داشته و هم اندازه ديسك هاي DVDمي باشد . ظرفيت اين ديسك ها برابر با 25گيگابايت در هر اليه بوده كه براي ديسك هاي دواليه به 50گيگا بايت ميرسد. )Blu-ray Disc (BDحافظه اي نوري است كه به عنوان جايگزيني براي Blu-ray Discبه صورت سه اليه و چهار اليه نيز با ظرفيت هاي 100و 128گيگابايت ساخته مي شوند. براي نوشتن و يا خواندن از اين ديسك ها از ليزر آبي استفاده مي شود استفاده از ليزر آبي باعث ذخيره سازي بيشتر (از نوع قبلي ليزر قرمز كه در DVDها بكار مي رود) مي شود.