Файл: Левковиц, Д. Структуры информационных массивов оперативных систем.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.10.2024

Просмотров: 67

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

с Произвольного места ленты *. Таким образом, отноше­

ние времени обращения для памяти на магнитной

ленте

к времени обращения для З У П Д имеет примерно

третий

порядок. Итак, магнитная лента, предназначенная дл я

обеспечения

большого

объема

периферийной

памяти,

имеет следующие

параметры: объем хранимой информа ­

ции

около

15 млн. символов,

время выборки около 5 мин.

З У П Д

т а к ж е используются

в Ц В М в качестве устрой­

ства

внешней

 

памяти

 

 

 

большого

объема .

В на­

 

 

 

стоящее время объем мо­

 

 

 

дуля

памяти

изменяется

 

 

 

от

нескольких

сотен ты­

 

 

 

сяч

до

полумиллиарда

 

 

 

символов, а время

выбор­

 

 

 

к и — в

пределах

10—

 

 

 

500

млсек.

 

 

 

 

 

Рис. 2-2. Диск с фиксированными

 

Н а

рис. 2-2

 

изобра­

жена

конструкция

систе­

 

головками.

 

 

 

 

мы

с

фиксированными

 

 

 

головками,

 

у

 

которых

з а

к а ж д о й

дорожкой

закреплена

своя

головка

(fixed

head disk; head

per track

disk). Система с о б р а н а из алюминиевых дисков, покры­

тых, ка к и лента, ферромагнитным

носителем,

на кото­

ром при помощи записывающих (считывающих)

головок

может быть записана или считана

информация .

Головки

скользят на д поверхностью диска, не прикасаясь к ней (существует воздушный зазор, равный нескольким д о л я м м и л я * * ) . Запись на поверхности диска осуществляется по концентрическим д о р о ж к а м с плотностью примерно 50 дорожек на дюйм. Единственным подвижным элементом является сам диск, в р а щ а ю щ и й с я с периодом около

* Легко показать, что если две независимые случайные величи­ ны £ и т) равномерно распределены на отрезке [а, щ, то случайная величина Z=\%—"ПІ распределена с плотностью вероятностен

2 ( 0 - 0

( f t - а ) »

и математическим ожиданием

•

2(b-t)

2а +

Ь

1

(b — af 1 ~

3

"

(Прим. пер.)

** Миль — одна тысячная фута, равная 0,02539 мм. (Прим. пер.)

3'

35

25

млсек *. Все

поверхности

имеют

по считывающей

(записывающей)

головке д л я

каждой

дорожки,

причем

все

головки собраны в один

блок. И н ф о р м а ц и я

может

быть считана с дорожки или записана на д о р о ж к у в лю­ бое время . Переключение с одной дорожки на другую осуществляется подачей сигнала, так как д л я обслужи ­ вания каждой дорожки постоянно закреплена одна го­ ловка . Это означает, что характеристика такого устрой­ ства (см. рис. 2-1) не имеет изломов, что и видно из рассмотрения табл . 2-1.

Пусть устройство осуществляет считывание или за­ пись только от начальной отметки на дорожке . Обозна ­ чим через Тг время достижения головкой точки х (поло­ жение которой измеряется в градусах поворота) из на­ чальной точки у. Тогда

7Ѵ =

где R — время полного оборота диска.

Если ж е устройство может начинать считывание ин­ формации с любого места дорожки, то время доступа равно:

и

Tr

= ^ y -

R

прн х>у

(2-2)

 

тг = ( і +

 

R П Р И X < у.

 

Вообще

говоря,

устройства

с фиксированными

голов­

ками действуют не

так. С

них считывается информация

относительно малыми порциями, величиной около 8 бай­

тов, т а к что истинное время

доступа лишь

приблизитель­

но описывается .формулами

(2-2). Однако

в любом слу­

чае время доступа является линейной функцией от рас­

стояния

м е ж д у двумя адресами . Эти два адреса

необяза­

тельно

д о л ж н ы находиться на одной

и тон

ж е

дорожке,

поскольку

время

электронного

переключения

головок

пренебрежимо мало

по сравнению

д а ж е с малыми доля ­

ми R. Поэтому расстояние между адресами есть

разность

м е ж д у

проекциями этих адресов на одну поверхность

диска.

Это

означает, что в первом

случае

(см. выше)

максимум истинных расстояний м е ж д у адресами равен

720° (при X—у=360°—г),

а среднее время доступа рав­

но R; во втором случае

максимум истинных расстояний

* В приложении 3 .приведены характеристики представительной выборки ЗУПД, выпускаемых промышленностью.

3fi

м е ж д у адресами равен 360°, максимальное

время

досту­

па

равно R,

а среднее время

доступа равно

R/2.

 

 

В а ж н ы м и временными

характеристиками

этого

клас ­

са

устройств

являются:

1)

время з а д е р ж к и

(latency),

т. е. время, прошедшее с момента выдачи

процессором

команды, инициирующей

ввод-вывод, до того

момента,

когда первый п о д л е ж а щ и й передаче символ попадает под

считывающую

(записывающую) головку и

электронное

оборудование готово к передаче; и 2) время

пересылки

(record

transmission),

т. е.

 

 

 

время, необходимое дл я пе­

 

 

 

редачи

 

записи.

Время

за­

 

 

 

д е р ж к и

определяется

фор­

 

 

 

мулами

(2-1) и (2-2), а вре­

 

 

 

мя

пересылки

 

есть

просто

 

 

 

отношение числа пересылае­

 

 

 

мых символов к скорости пе­

 

 

 

редачи

 

данного

устройства,

 

 

 

измеряемой в символах (или

 

 

 

байтах) в секунду. Если си­

 

 

 

стема

пересылает всегда

це­

 

 

 

ликом всю дорожку, то вре­

Рнс. 2-3. Диск с

подвижными

мя

пересылки

равно Д.

 

 

Н а

 

рис. 2-3

и з о б р а ж е н а

головками.

 

 

 

 

 

 

механическая

 

конструкция

 

 

 

диска

с

подвижной головкой

(movable head

disk;

disk

pack).

К а к видно из

рисунка,

требуемое положение

го­

ловки достигается при помощи двух механических пере­ мещений: поступательного по радиусу дисковой поверх­

ности и вращения диска. Поэтому поиск

осуществляется

в дв а этапа: сначала головка, двигаясь

поступательно,

попадает на нужную дорожку, а затем поиск происходит как в случае диска с фиксированными головками. Все го­ ловки объединены в один механизм, который внешне напоминает зубья гребенки. Таким образом, при любом заданном положении рукоятки гребенки доступ органи­

зован та к же , как в З У на дисках

с фиксированными го­

ловками, но только на

одну д о р о ж к у

данного

радиуса

на к а ж д о й поверхности

набора дисков. Совокупность до­

рожек, доступных дл я

считывания

(записи) при

данном

положении головок, образует цилиндр

(см. рис. 2-3). Д л я

радиального перемещения головок обычно применяется телескопический рычаг с гидравлическим приводом, одно­ временное движение нескольких звеньев которого обес-

37

печивает как грубую, так й точную регулировку

положе­

ния

головки. Если достаточно только

точной регулиров­

ки,

время

установления рычага

составляет

примерно

50

млсек,

а когда требуется и грубая

регулировка, это

время равно 120 или 180 млсек*.

Эти

значения

соответ­

ствуют высоте изломов на рис. 2-1, они д а н ы

в табл . 2-1.

Р а д и а л ь н о е перемещение

головки

при точной

регулиров­

ке составляет около

10 д о р о ж е к

(т. е. 10

последователь­

ных концентрических

цилиндров) . Среднее время уста-

 

 

новления

 

головки

в

 

 

устройстве этого типа за­

 

 

висит

при данной

разно­

 

 

сти адресов

от типа

 

регу­

 

 

лировок. Поэтому это вре­

 

 

мя не поддается

прямому

 

 

вычислению. Д л я

практи­

 

 

ческих целей молено счи­

 

 

тать, что

оно

составляет

 

 

около

100

 

млсек**.

 

 

 

 

Рисунок 2-4 поясняет

 

 

принцип

работы

накопи­

 

 

теля на магнитных

полос-

1 1

 

ках

(картах)

(Data

Cell)

Pue. 2-4. ЗУПД на магнитных

по- фирмы

I B M .

Н а

 

нем

лоска.х.

 

показаны

три

вида

дви­

 

 

жений,

соответствующих

и з л о м а м в характеристике времени доступа,

у к а з а н н ы х

на рис. 2-1 и в табл .

2-1. Это устройство

имеет

10

 

коро­

бок (canister), называемых накопителями на магнитных

полосках (Data Cells).

Накопители могут в р а щ а т ь с я на

валу в любую сторону

подобно карусели . Это движение

помечено на рисунке цифрой 3; высоты соответствующих

изломов характеристики

колеблются

от 250 до 600

млсек.

В устройстве

имеется

б а р а б а н ,

который

т а к ж е

может

в р а щ а т ь с я

в любую

сторону. Когда

под б а р а б а н о м ока­

зывается один из таких

накопителей, из него

извлекается

магнитная

полоска, покрытая

ферромагнитным

слоем,

размером І'ЗХ'2 дюйм2±

1/4x0,005

дюйм2,

и

размеща ­

ется на барабане .

Это

движение

помечено

цифрой 2

и по времени

равно

175 млсек.

Наконец,

считывающие

(записывающие) головки перемещаются п а р а л л е л ь н о по-

*Эти данные относятся к ЗУ на дисках IBM 1301.

**В приложении 3 приведены параметры для различных видов ЗУПД этой категории.

38

перек полоски, как в диске с подвижной головкой. Это движение помечено цифрой 1 и длится около 95 млсек. Накопитель на магнитных полосках имеет 20 считываю­ щих (записывающих) головок, которые одновременно устанавливаются над полоской, после чего полоска мо­ жет прокручиваться под головками. Поэтому дл я этого

устройства, так ж е как и дл я диска

с подвижной

голов­

кой, вводится понятие цилиндра

как отрезка

памяти,

предшествующего первому излому

характеристики (т. е.

такого отрезка, что дл я доступа к нему требуется

только

вращение б а р а б а н а ) . Так как всего имеется 20 головок,

то цилиндр в этом

накопителе содержит 20 дорожек (ци­

линдр в ЗУ

на дисках I B M 1301

содержит

40 дорожек,

а в пакете

дисков

I B M 2311 —10

д о р о ж е к ) .

Головки на­

копителя на полосках могут быть переведены в пять раз­ личных положений, и поэтому накопитель имеет пять

цилиндров (на полоску)

(ЗУ на дисках

I B M 1301 имеет

250 цилиндров, а I B M 2311—200 цилиндров) . Время пол­

ного оборота б а р а б а н а

R составляет 50

млсек.

Рассмотренные три типа устройств характеризуют все имеющиеся на сегодняшний день магнитные З У П Д . Вы­ числения времени ответа системы, приводимые в после­ дующих главах, будут целиком основаны на описанных

выше

рабочих

характеристиках

этих

устройств.

В табл .

2-2 приведены наиболее употребительные вре­

менные характеристики и их типичные значения для всех трех классов устройств. Следует отметить, что выпуска­ ются разнообразные виды внешней памяти, параметры которых изменяются в широких пределах. Так, например, фирма Burroughs выпускает модели дисков с фиксиро­

ванной головкой, дл я которых

R л е ж и т

в пределах 60—

17 млсек.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а. 2-2

Типичные

временные

параметры

запоминающих

устройств

 

прямого

доступа (Я=25-н50

млсек)

 

Тип

устройств!

Период

Время

Среднее время

вращения

задержки

установления

 

 

 

 

 

 

головки, млс.тс

Фиксированные головки

R

 

R/2

0

Подвижные

головки

R

 

R/2

85

Магнитные

полоски и

R

 

R/2

400

карты

 

 

 

 

 

 

39

Смотрите также файлы