فصل سوم

1. فصل سوم حافظه جانبی و نرم افزار سیستم

2. بطور کلي هر سيستم کامپيوتري از دو محيط قابل تشخيص تشکيل شده است: • محيط درون ماشيني: محيط درون ماشيني، از خود کامپيوتر با اجزاء و عناصر داخلي و محيط برون ماشيني، از دستگاههاي جانبي آن تشکيل شده استمحيط برون ماشيني

3. تعريف حافظه • هر دستگاهي که بتوان اطلاعات را در آن ذخيره نموده به نحوي که کاربرد در هر لحظه بتواند به اطلاعات مورد نظرش دستيابي پيدا کند حافظه ناميده مي شود.

4. دلايل مهم بکارگيري انواع مختلف رسانه هاي ذخيره سازي عبارتند از: • حافظه هاي درون ماشيني داراي ظرفيت محدود هستند. • لزومي ندارد همه اطلاعاتي که براي رفع نيازهاي اطلاعاتي يک محيط عملياتي ذخيره مي شوند در حافظه اصلي باشند. • گران بودن حافظه اصلي. • حجم اطلاعات امروزي بسيار بالا، و بطور تصاعدي رشد مي کند. پس نگهداري اين حجم در محيط درون ماشيني معقول نيست.

5. دیسکها • دیسک های مغناطیسی در اشکال مختلف وجود دارند • دیسک های سخت ظرفیتی بالا با هزینه پایین به ازای هر بیت ارائه می دهند. • دیسک های فلاپی ارزان هستند ولی سرعت آنها کم است و داده های نسبتا کمی را نگهداری می کنند.

6. انواع حافظه هاي برون ماشيني از نظر تكنولوژي ساخت • چهار تكنولوژي وجود دارد: • تكنولوژي الكترومكانيك • الكترو مغناطيس • تكنولوژي الكترو اپتيك • تكنولوژي الكترومغنااپتيك

7. سازمان دیسک ها • اطلاعات به صورت شیارهایی (TRACK)روی سطح دیسک نگهداری می شود • هر شیار غالبا به چند سکتور(SECTOR) تقسیم می شود • سکتور کوچکترین بخشی از دیسک است که قابل آدرس دهی است. • دیسک گردان ها معمولا چند صفحه دارند • شیارهایی که مستقیما در بالا و پایین یکدیگر قرار دارند یک سیلندر را تشکیل می دهند.

9. شیار سکتوروگپ

10. جایگاه سیلندروهدهای خواندن ونوشتن

11. برآورد نیازهای سرعت و ظرفیت ها • ظرفیت شیار=تعداد سکتورها *طول هر سکتور بر حسب بایت • ظرفیت سیلندر=تعداد شیار ها در هر سیلندر*ظرفیت شیار • ظرفیت دیسک=تعداد سیلندرها*ظرفیت سیلندر

12. روش های سازمان دهی داده ها بر روی دیسک • بر اساس سکتور • بر اساس بلوک های تعریف شده توسط کار بر

13. سازمان دهی سکتور ها بر روی یک شیار • سکتور ها بخش های مجاور و با اندازه ثابت از یک شیار باشند(این روش راه خوبی برای در نظر گرفتن فایل به طور منطقی است اما راه خوبی برای نگه داشتن فیزیکی سکتور ها نیست.) • فاصله گذاری میان سکتورها(یعنی بین سکتور هایی که از نظر منطقی مجاورند چند سکتور فاصله می گذارند.)

14. کلاستر: • کلاستر عبارت از تعداد ثابتی از سکتور های پیوسته است • کلاستر های بزرگ تعداد زیادی از سکتور ها را بدون پیگرد می خوانند. • استفاده از کلاستر های بزرگ در هنگام پردازش ترتیبی فایل به کارایی بیشتر منجر می شود.

15. پراکندگی طول تمام سکتور های موجود در یک دیسک باید یکسان باشد اما همیشه این تناسب بر قرار نیست .دو شیوه برای مقابله با این روش وجود دارد: • نگهداری یک رکورد در هر سکتور. • قرار دادن رکورد ها به طور متوالی به طوری که بخشی از رکورد در یک سکتور و بخش دیگر آن در سکتور دیگر قرار گیرد.

16. سازمان دهی شیار ها به کمک بلوک • گاهی شیار ها به سکتور تقسیم نمی شوند بلکه به تعدادی از بلوک ها تقسیم می شوند. • همانند سکتور ها بلوکها را غالبا رکورد های فیزیکی می دانند. • سازمان دهی بلوکها مشکلات پوشایی سکتورها و پراکندگی را ندارد.

17. زمان دستیابی به دیسک دستیابی به دیسک را می توان به سه عمل فیزیکی متمایز تقسیم کرد: • زمان پیگرد • تاخیر چرخشی • زمان انتقال

18. زمان پیگرد • زمان لازم برای انتقال بازوی دستیابی به سیلندر مناسب را زمان پیگرد می گویند

19. تاخیر چرخشی • زمان لازم برای چرخش دیسک تا سکتور مورد نظر زیر هد خواندن و نوشتن قرار گیرد.

20. زمان انتقال زمان انتقال از فرمول زیر بدست می آید: زمان انتقال=(تعداد بایت های انتقال یافته/تعداد بایت های روی شیار)*زمان چرخش

21. تنگنای دیسک راههای مقابله با تنگنای دیسک: • چند بر نامه ای (multiprogramming) • نوار بندی (striping) • موازی گرایی(parallelism) • استفاده از ديسک RAM • حافظه نهان Cash موارد 4و5 مثالهایی از Buffering است.

22. سازمان دهی داده ها در نوار ها • چون دستیابی به نوار ها به صورت ترتیبی است برای تشخیص موقعیت داده ها نیازی به آدرس نیست

23. مقايسه اي از برخي سيستمهاي نواري

24. نوار 7شیاره(A) 9شیاره(B)

25. بيت توازن • بيت توازن بخشی از داده ها نيست. بلکه براي بررسي اعتبار داده ها به کار مي رود. اگر از توازن فرد استفاده شود اين بيت در کادرهاي فرد برابر 1 قرار داده مي شود. توازن روج نيز به همین صورت عمل مي کند. ولي در نوارها به ندرت از آن استفاده مي شود.

26. در نوار دو نوع بيت توازن وجود دارد: • بيت پاريتي عرضي يا کاراکتري • بيت پاريتي طولي • بيت پاريتي عرضي براي هرکاراکتر و بيت پاريتي طولي، براي تعدادي کاراکتر ايجاد مي شود.

27. نوار گردان ها اختلاف کارایی در میان نوار گردان ها را بر حسب سه کمیت می توان سنجید: • تراکم نوار • سرعت نوار • اندازه شکاف بین بلاک ها

28. براورد طول نوار مورد نیاز طول فیزیکی یک بلوک از داده ها=b طول شکاف بین بلا ک ها=g تعداد بلاک های داده ها=n

29. فصای لازم برای نگهداری فایل :s S=n*(b+g)

30. اندازه بلوک / تراکم نوار=b طول بلوک=b

31. تراکم ضبط موثر: مقدار داده های واقعی را که به ازای هر اینچ از نوار می توان ذخیره کرد: تراکم ضبط موثر=تعداد بایتها در هر بلوک/تعداد اینچهای مورد نیاز برای هر بلوک

32. برآورد زمان انتقال داده ها • عوامل موثر در سرعت انتقال داده ها: • اندازه شکاف های بین بلاکی • اندازه بلاک های داده سرعت اسمی =تراکم نوار*سرعت نوار

33. مقایسه دیسک و نوار • نوار برای پردازش ترتیبی و دیسک برای پردازش تصادفی است. • نوار ها به یک فرایند اختصاص دارند در حالی که دیسک ها معمولا چند فرایند را سرویس دهی می کنند. • نوار ها ارزانتر از دیسک ها هستند. • سرعت پردازش دیسک ها بالاتر است.

34. CD_ROM • نقطه قوت:ظرفیت ذخیره سازی بالا-بهای کم و دوام زیاد • نقطه ضعف:جستجو در آن بسیار کند است

35. کارایی در جستجو • در واقع ضعف اصلی CD_ROM در دستیابی مستقیم است زیرا بسیار زمان بر است

36. سرعت انتقال داده ها • سرعت انتقال داده ها بالا است چون نحوه ذخیره سازی به صورت بلاکی است.

37. ظرفیت ذخیره سازی • CD_ROM بیش از600 مگا بایت داده را نگهداری می کند , پس ظرفیت ذخیره سازی آن بالا است.

38. دستیابی فقط خواندنی • CD_ROM یک رسانه انتشاراتی است و پس از نوشتن محتویات آن قابل تغییر نیست.

39. تکنیک CVA دربرابر CAV

40. خواندن چاله ها و سطوح هموار برروی دیسک با لیزر چاله pits ایجاد می شود نواحی هموار و بدون تغییر سطح هموار land در هنگام خواندن چاله ها نور را پراکنده می سازند ولی سطوح هموار آن را به Pickup بازتاب می دهند.

41. نوشتن و خواندن نا متقارن • به این معنی که ما فقط یک بار روی آن می نویسیم ولی هزاران بار آن را می خوانیم.

42. DVD(Digital versatile Disk ) • در سال 1997 چند شرکت بزرگ تجهيزات الکترونيکي سازماني بنام DVD – Forum تاسيس کردند که هدفش توليد استاندارد جديد براي CD بود که پس از کشمکشهاي زياد (Digital video pisk) DVD با 8 نوع متفاوت ساخته شدند. • در ابتدا DVD ها فقط براي ويدئوها طراحي شدند. بنابراين تحت نام (Digital video Disk) معرفي شدند.

43. اولين تفاوت DVD ها با CD ها بخاطر ظرفيت بالاي DVD هاست بطور مثال در حال حاضر ظرفيت بعضي DVD ها 20 برابر CDهاست. که يک عامل مهم آن دو لايه بودن DVD است بطوريکه يک طرف ديسک دو لايه مي تواند شامل دو لايه داده باشد در حين خواندن ابتدا لايه اوّل و سپس لايه دوم خوانده مي شود. البته تشخيص DVD ها دو لايه از DVDهاي تک لايه آسان است چون DVD دو لايه نقره اي و DVD تک لايه طلايي رنگ است.

44. انواع DVD از نظر ظرفيت • DVD ها بر اساس ظرفيت در هشت فرمت مختلف(18- DVD and 10- DVD و 9- DVD و 5- DVD و 4- DVD و 3- DVD و 2- DVD و 1- DVD) که هر شماره مقدار تقريبي هر ظرفيت DVD به گيگابايت را نشان مي دهد وجود دارند.

45. دوتکنو لوژی لیزری برای dvdها

46. کاربرد DVDها متنوع است: video- DVD که براي نمايش فيلم Data- DVD براي کاربردهاي نرم افزاري Audio- DVD براي گوش کردن موسيقي ها بکار مي روند. • Data - DVD همان CD – ROM با ظرفيت بالا مي باشد و مانند CDهاي معمولي استفاده مي شود اما باراندمان بالاتر، video- DVD ها بسيار رايج تر از Data- DVDهاهستند و در مقايسه با VHSها آينده ي پربارتري دارند.

47. آشنايي با بافر و بافرينگ بافر ناحيه اي است واسط در عمليات ورودي و خروجي و در اين ناحيه اقلاًّ يک رکورد در حالت فايل بلاک بندي شده با يک بلاک در حالت بلاک بندي شده جاي داده مي شود و اساساً براي ايجاد هماهنگي بين عمليات پردازنده ورودي/خروجي و واحد پردازش مرکزي و در شرايطي سريع اين عمليات به کار مي رود. در سيستم فايل، بافر معمولاً از منطقه اي از حافظه اصلي به برنامه فايل پرداز تخصيص داده مي شود که به آن منطقه بافرها مي گويند.

48. نحوه ايجاد بافرها • خود برنامه ساز بافر را ايجاد مي کند: با ايجاد ناحيه اي در حافظه • با اجراي يک ماکرو، که از سيستم عامل درخواست ايجاد بافر مي کند. • خود سيستم عامل وقتي که فايل باز مي شود. اقدام به ايجاد بافرما مي کند و پس از بسته شدن فايل بافرها را باز پس مي گيرد.

49. بافر دهی چند گانه • به این معنی که CPU می تواند در حین ارسال یک بافر به دیسک , بافر دیگری را پر کند.

50. حالت تعیین محل در بافر دهی • بافر مستقیما بین داده ها و حافظه باشد. • بافر های سیستم همه بافر ها را کنترل کنداما اشاره گری برای محل بافر ها در اختیار برنامه باشد.