Bài viết sưu tầm

Đĩa cứng

+ Một đĩa cứng được cấu tạo từ các trụ (cylinder) và rãnh (track)

+ Đĩa cứng loại cung (sector) không có IBGs.

          Đĩa cứng là một phương tiện truy cập ngẫu nhiên và đọc ghi dữ liệu tốc độ cao, bao gồm 1 đến 10 đĩa tròn được phủ chất liệu từ ở mặt trước và mặt sau của đĩa, quay với tốc độ cao.

 

i) Tính toán dung lượng

          Đúng như trên băng từ, dữ liệu được lưu trữ theo khối trên một đĩa cứng. Tuy nhiên, nếu một khối không thể điền đủ vào trong một rãnh, khối đó sẽ không thể được lưu.

 

          Đầu tiên dữ liệu được lưu trữ trên một rãnh và khi rãnh đã được ghi dữ liệu, tiến trình ghi đến rãnh tiếp theo là rãnh nằm trên đường tròn tương ứng của bề mặt tiếp theo. Nói cách khác dữ liệu được lưu trữ trên các đơn vị trụ.

          Giả sử rằng đặc tả của một đĩa cứng được cho dưới đây, có bao nhiêu trụ thực sự cần để lưu trữ 100 000 bản ghi?

 

Chiều dài khối (B)

 

  B         = (chiều dài bản ghi) * (hệ số khối) + (khoảng hở giữa 2 khối)

    = 250 * 8 + 135 = 2,135 (bytes)

 

Tổng số khối có thể được lưu trữ trên một rãnh (N)

N = Chiều dài rãnh / 2,135 = 6.008…≒6 (khối) (Đã cắt bỏ phần lẻ)

Chúng ta lấy chẵn kết quả vì phần thập phân không tạo thành được 1 khối

 

Tổng số bản ghi được lưu trữ trên một rãnh (R_t)

 

 R_t          = N * (hệ số khối)

    = 6 * 8 = 48 (bản ghi)

 

Tổng số bản ghi được lưu trữ trên một trụ (R_S)

 

 R_s         = R_t * (số lượng rãnh trên một trụ)

    = 48 * 19 = 912 (bản ghi)

 

Tổng số trụ cần để lưu trữ 100,000 bản ghi (S)

 

 S = (tổng số bản ghi) / R_s

    = 100,000 / 912 = 109.649… ≒110 (trụ) (làm tròn lên).

 

Nói chung, các thông tin ghi trên đĩa dưới dạng gắn với các đơn vị trụ, vì vậy nếu có một rãnh nào đó không sử dụng trên trụ thì số lượng trụ sẽ được làm tròn đến số nguyên tiếp theo.

ii) Tính toán hiệu năng

Thời gian truy cập đĩa cứng được tính toán như sau:

Thời gian truy cập         = Thời gian đợi + Thời gian trao đổi dữ liệu

                              = (thời gian tìm kiếm + thời gian trễ) + thời gian trao đổi dữ liệu

Chú ý: Thời gian đợi (thời gian định vị + thời gian trễ) đôi khi cũng được gọi là thời gian truy cập.

Thời gian tìm kiếm là thời gian trong đầu đọc/ghi di chuyển đến rãnh nơi đã có dữ liệu được lưu trữ. Thời gian trễ là thời gian cho đến khi dữ liệu cần đọc hoặc ghi chuyển đến vị trí đầu đọc. Thời gian tìm kiếm và thời gian trễ được xác định phụ thuộc vào việc đầu đọc đang ở vị trí nào, vì vậy chúng ta sử dụng giá trị trung bình. Trong các câu hỏi ví dụ, thời gian tìm kiếm luôn cho trước, và thời gian trễ có thể tính theo thời gian của một vòng quay, thời gian này nhận được bằng cách ngịch đảo giá trị số vòng quay trên một đơn vị thời gian. Vì thời gian trễ tối thiểu là 0 và tối đa là thời gian một vòng quay nên thời gian trễ trung bình là khoảng thời gian nửa vòng quay.

Giả sử các đặc tả của đĩa cứng được cho sau đây, tính thời gian truy cập thực cho việc đọc dữ liệu bao gồm một khối (5,000 bytes).

[Đặc tả của đĩa cứng]

Số vòng quay của đĩa cứng:	2,500 vòng trên phút
Dung lượng trên một rãnh:	20,000 bytes
Thời gian truy cập trung bình:	25 milliseconds

 

Tính toán thời gian trễ trung bình

 

Số vòng quay của đĩa cứng này là 2,500 vòng trên phút nghĩa là cứ mỗi phút nó quay được 2,500 vòng. Do đó thời gian quay được tính như sau:

 

Thời gian 1 vòng quay =(1 * 60,000 ms/phút) / 2,500 vòng quay/phút = 24 ms/vòng quay

 

Cần chú ý các đơn vị của các đại lượng. Tốc độ quay cho là số vòng quay trên phút, trong khi thời gian quay tính trên mili giây. Do đó chúng ta cần chuyển đổi từ phút sang mili giây (1 phút = 60s = 60,000 ms).

 

Vì thời gian trễ trung bình bằng ½ thời gian 1 vòng quay nên nó là 12 miliseconds.

 

Tính toán tốc độ trao đổi dữ liệu

 

Vì một vòng quay cho phép trao đổi dữ liệu trên một rãnh, nên 20,000 bytes được trao đổi trong vòng 24 miliseconds. Do đó 20,000 /24 (bytes/ms) là tốc độ trao đổi dữ liệu. Chúng ta có thể tính thương số này, nhưng vì nó không chia hết nên ta cứ để tỉ số như vậy.

Tính toán thời gian trao đổi dữ liệu

 

Thời gian yêu cầu để trao đổi 5,000 bytes được tính như sau:

 

Thời gian trao đổi dữ liệu         = (Tổng dữ liệu cần trao đổi) / (Tốc độ trao đổi)

                                = 5,000 / (20,000 / 24)

                                = 5,000 / 20,000 * 24

                                = 6 (msec)

 

Tính toán thời gian truy cập

 

Thời gian truy cập = 25 msec + 12 msec + 6 msec = 43 msec

 

Sự tính toán ở trên là dựa trên tốc độ quay của đĩa cứng. Tuy nhiên, bộ nhớ phụ như đĩa cứng hay băng từ, sự trao đổi dữ liệu với máy tính thông qua các kênh vào ra. Đó là lý do tại sao cần phải cài đặt kênh vào ra có tốc độ phù hợp với tốc độ trao đổi dữ liệu.

 

iii) Tính toán dung lượng của ổ cứng dựa trên sector

          Thuật ngữ sector nói đến cách các phương tiện từ phân vùng trên ổ đĩa mềm hoặc đĩa cứng. Một sector là một cung hình quạt ở trên đĩa chia bởi các tia vẽ từ tâm của các rãnh theo các phần bằng nhau. Vào/ra của phương tiện lưu trữ kiểu sector được thực hiện theo đơn vị sector (từng khối một) và không sử dụng IBG. Mỗi sector có thể được lấp đầy bởi nhiều nhất bản ghi có thể và phần chia còn lại của sector thì không sử dụng.

 

Ví dụ, giả sử rằng mỗi rãnh từ có 12 cung từ, mỗi cung từ có 1,200 bytes trên một ổ cứng. Để lưu trữ dữ liệu trên đĩa với chiều dài bản ghi là 900 bytes, không có cung từ nào dư ra như hình dưới đây.

 

Writer: CuongDang

References: FE Books