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作業系統

作業系統. 第十二章 磁碟管理. 教學目標. 磁碟結構 磁碟排班 磁碟管理功能 置換空間管理 磁碟陣列（ RAID ）. 磁碟機內部的構造. 磁頭 碟片 主軸馬達 磁頭定位馬達 磁頭驅動臂 控制器. 常見的磁碟機傳輸介面. IDE(ATA) Ultra DMA SCSI SATA 外接式 USB2.0 IEEE1394. 資料傳遞所需的時間 將磁頭移動到資料磁軌的搜尋時間 (seek time) 旋轉碟片將對應磁區轉動至磁頭位置的時間 (rotation time) 資料傳送到主記憶體的時間 (transfer time).

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Presentation Transcript

  1. 作業系統 第十二章 磁碟管理

  2. 教學目標 • 磁碟結構 • 磁碟排班 • 磁碟管理功能 • 置換空間管理 • 磁碟陣列（RAID）

  3. 磁碟機內部的構造 • 磁頭 • 碟片 • 主軸馬達 • 磁頭定位馬達 • 磁頭驅動臂 • 控制器

  4. 常見的磁碟機傳輸介面 • IDE(ATA) • Ultra DMA • SCSI • SATA • 外接式 • USB2.0 • IEEE1394

  5. 資料傳遞所需的時間 將磁頭移動到資料磁軌的搜尋時間(seek time) 旋轉碟片將對應磁區轉動至磁頭位置的時間(rotation time) 資料傳送到主記憶體的時間(transfer time) 磁碟排班演算法 先來先做(FIFS) 最短尋找時間者先做(SSTF) 掃瞄法(SCAN) 循環式掃瞄法(C-SCAN) 觀察法(LOOK) 循環式觀察法(C-LOOK ) 磁碟排班

  6. 題目 : • 磁碟磁軌總共有 0 ~ 99 • 假設 欲讀取之檔案資料內容分佈在 : • 81, 47, 90, 18, 5 磁軌 • 假設目前硬碟讀寫頭在 :15 磁軌

  7. 先來先做(SCFS) 總共移動的磁軌距離 : (81-15) (81-47)(90-47)(90-18)(18 - 5)

  8. 最短尋找時間者先做(SSTF) 總共移動的磁軌距離 : (18-15) (18-5)(47-5)(90-81)(90-81)

  9. 掃瞄法(SCAN) : 雙向到底的掃描假設目前的方向是往上 總共移動的磁軌距離 : (18-15) (47-18)(81-47)(90-81)(99-90)(99 - 5)

  10. 循環式掃瞄法(C-SCAN) :單向到底假設方向永遠是往下 總共移動的磁軌距離 : (15-5) (5-0)(99-0)(99-90)(90-81)(81-47)

  11. 觀察法(LOOK):雙向不到底假設目前方向往上 總共移動的磁軌距離 : (18-15) (47-18)(81-47)(90-81)(90- 5)

  12. 循環式觀察法(C-LOOK):單向不到底假設方向永遠往下循環式觀察法(C-LOOK):單向不到底假設方向永遠往下 總共移動的磁軌距離 : (15-5) (90-5)(90-81)(81-47)(47-18)

  13. 磁碟管理功能 • 格式化 • 損壞磁區維護 • 啟動區段

  14. 格式化 • 低階格式化 • 分割磁碟和建立磁碟分割表 • 高階格式化

  15. 損壞磁區維護 • 方法 • 磁區轉遞 • 磁區順延 • 範例 （a） 原始磁區20損壞，而可用的備份磁區在23之後 （b) 磁區轉遞，將20磁區對應至新的備份磁區 （c）磁區順延，磁區會往後順延，整個順序還是不變

  16. 置換空間管理 • 目的 • 當做虛擬記憶體 • 方式 • 置換檔或分頁檔 • 獨立的磁碟分割區

  17. MS-DOS的磁碟規劃

  18. 改進磁碟存取速度的方式 • 磁碟快取 • 磁碟陣列(RAID) • 資料分段(加速) • 安全性檢查(容錯)

  19. 架構磁碟陣列的技術 • 磁碟延伸 • 資料交插

  20. RAID層次 • RAID 0：切分/延展 • RAID 1：磁碟鏡射 • RAID 10(0+1/1+0)：磁碟鏡射+切分/延展 • RAID 3：平行同位元檢查 • RAID 4：平行同位元檢查 • RAID 5：切分/延展+輪轉同位元 • RAID 6：切分/延展+輪轉同位元

  21. RAID 0

  22. RAID 1

  23. RAID 10

  24. RAID 3, 4

  25. 資料 資料區段 資料區段 資料區段 資料區段 資料區段 同位資訊 同位資訊 資料區段 RAID 5

  26. 資料 資料區段 同位資訊 同位資訊 資料區段 資料區段 同位資訊 同位資訊 資料區段 RAID 6

  27. RAID層次之比較

  28. 小結 • 我們介紹了FIFS、SSTF、SCAN、C-SCAN、LOOK、與C-LOOK等磁碟排班演算法 • 置換空間的使用可分為置換檔和置換分割兩種 • RAID的形式可以提供使用者不同層次的安全等級與提高磁碟的使用效能

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