تعریف عام حافظه
هر سیستم کامپیوتری از یک کامپیوتر یا ماشین وتعدادی تجهیزات تشکیل شده است (گردآوری : انجمن ناجی) از این تجهیزات برخی برای ذخیره سازی اطلاعات و مرتبط کردن دستگاه های ذخیره سازی یا رسانه های ذخیره سازی با کامپوتر، بکار میروند و برخی دیگر امکانات تماس انسان هستند. رسانه های ذخیره سازی را عموما، حافظه میگویند.
تعریف عام حافظه
هر دستگاهی که قادر به نگهداری اطلاعات باشد به نحوی که استفاده کننده از آن بتواند در هر لحظه که لازم باشد به اطلاعات مورد نیازش دستیابی داشته باشد، حافظه نامیده میشود. میتوان حافظه های موجود در یک سیستم کامپیوتری را به دو رده کلی تقسیم کرد:
• حافظه های درون ماشینی
• حافظه های برون ماشینی
یکی از موضوعات مهم در مبحث ساختار فایلها، عبارتست از مطالعه ساختار ذخیره سازی اطلاعات در رسانه های ذخیره سازی خارجی و بررسی شیوه های دستیابی به اطلاعات، بازیابی و انجام عملیات روی آنها.
خصوصیات حافظه در معنای عام
انواع مختلف حافظه، هر یک ویژگی هایی دارند اما خصوصیاتی نیز بین آنها مشترک است:
نوشتن وخواندن : هر حافظه ای این قابلیت را دارد که بتوان در آن نوشت(درج اطلاعات) و یا از آن خواند (واکشی اطلاعات).
نشانی پذیری : هر حافظه ای مجهز است به یک مکانیسم نشانی دهی، و به عبارت دیگر میتوان به اطلاعات مود نظر در حافظه، نشانی دهی کرد. واحد نشانی پذیر و نحوه نشانی دهی بستگی به نوع حافظه دارد.
دستیابی پذیری : هر حافظه ای از طریق مکانیسم نشانی دهی مورد دستیابی قرار میگیرد. دستیابی ممکن است به منظور خواندن از، یا نوشتن در حافظه صورت گیرد.
ظرفیت : هر حافظه ای داری ظرفیتی است که به بیت یا بایت بیان میشود.
زمان دستیابی : مدت زمانی است بین لحظه ای که دستور خواندن/ نوشتن داده میشود و لحظه ای که "حافظه مورد نظر" مورد دستیابی قرار میگیرد.
نرخ انتقال یا سرعت انتقال : کمیتی است از اطلاعات که در واحد زمان از حافظه قابل انتقال است و آنرا به بایت در ثانیه (و یا مضارب آن) بیان میکنند.
سلسله مراتب حافظه ها
در یک سیستم کامیپوتری، رسانه های ذخیره سازی گوناگونی برای نگهداری اطلاعات وجود دارد که اصطلاح عام حافظه به همه آنها اطلاق میشود. این رسانه ها هر یک دارای محدودیت ها و مزایایی هستند و لازم است مجموعه ای از آنها مورد استفاده قرار گیرد تا بتوان ضمن جبران معایب هر یک، از مزایای جملگی بهره برد. دلایل بکارگیری انواع مختلف رسانه های ذخیره سازی را میتوان به شرح زیر بیان کرد:
• حافظه های درون ماشینی هنوز دارای ظرفیت محدود هستند.
• لزومی ندارد همه اطلاعاتی که برای رفع نیازهای اطلاعاتی یک محیط عملیاتی ذخیره میشوند همیشه در حافظه های درون ماشینی مقیم باشند، بلکه فقط آن اطلاعاتی که مورد نیاز برنامه های در حال اجرا هستند.
• رسانه های ذخیره سازی سریع، غالبا گران هستند.
• معمولا برنامه ها به حافظه بیشتری از آنچه که واقعا سیستم میتواند در محیط درون ماشینی تامین کند، احتیاج دارند.
• حجم اطلاعاتی که امروزه بشر انباشت میکند بسیار بالا و پیوسته بطور تصاعدی در افزایش است و نمیتوان با توجه به ظرفیت محدود حافظه های درون ماشینی این حجم فزاینده اطلاعات را در محیط درون ماشینی ذخیره کرد.
• حافظه های درون ماشینی نامانا هستند و اطلاعات ذخیره شده در آنها میتواند از بین برود.
حافظه های برون ماشینی گسترش و ادامه حافظه های درون ماشینی هستند، با ظرفیت بیشتر و سرعت دستیابی کمتر. اما هدف از ایجاد سلسله مراتب حافظه ها این است که سرعت و کارایی سیستم های ذخیره سازی در مقابل هزینه ای قابل توجیه افزایش می یابد. این کارایی باید چنان باشد که حتی الامکان به کارایی سریعترین رسانه های ذخیره سازی نزدیک شود. البته افزایش کارایی به راههای مختلفی ممکن است تامین شود و داشتن یک سلسله مراتب بهینه یکی از عوامل موثر در این افزایش است (گردآوری : انجمن ناجی)
انبارش داده کامپیوتری یا مهندسی فایلها (به انگلیسی: Computer data storage) که اغلب به آن مخزن داده (به انگلیسی: storage) یا حافظه (به انگلیسی: memory) گفته میشود، تکنولوژی است که در آن از قطعات کامپیوتری و رسانه ذخیرهسازی برای حفظ دادههای دیجیتال استفاده میشود.
تعریف عام حافظه
هر دستگاهی که قادر به نگهداری اطلاعات باشد (بتوان اطلاعات را در آن ذخیره کرد) به نحوی که استفاده کننده از آن بتواند، در هر لحظه که لازم باشد، به اطلاعات مورد نیاز دستیابی[۱] داشته باشد. حافظه نامیده میشود. با توجه به وجود دو محیط، میتوان حافظههای موجود در یک سیستم کامپیوتری را به دو رده کلی تقسیم کرد:
حافظههای درون ماشینی
حافظههای برون ماشینی
از آنجا که موضوع اصلی در مهندسی فایلها، عبارتست از، مطالعه سیستم و ساختار ذخیرهسازی اطلاعات در رسانههای ذخیرهسازی خارجی، و بررسی شیوههای دستیابی به اطلاعات، بازیابی و انجام عملیات روی آنها، لذا اساساً به حافظههای درون ماشینی نمیپردازیم، هرچند به هرحال حافظه اصلی و گاه حافظه نهان[۲] نیز، اقلاً به عنوان بافر (حافظه میانگیر) و ناحیه کاری کاربر[۳] مطرح میشوند و در مبادله اطلاعات بین دو محیط، گاه مقصد و گاه مبدا هستند، ولی بررسی خصوصیات آنها از حوزه و هدف این اوراق خارج است (گردآوری : انجمن ناجی) در بررسی رسانههای ذخیرهسازی، دو رسانه رایجتر یعنی نوار مغناطیسی[۴] و دیسک مغناطیسی[۵] را از نظر میگذرانیم. اما قبل از پرداختن به این رسانهها، نکاتی را در باب حافظه یادآوری میکنیم.
خصوصیات حافظه در معنای عام
انواع مختلف حافظه، هریک ویژگیهایی دارند، اما خصوصیاتی بین آنها مشترک است از جمله:
نوشتن و خواندن: هر حافظهای این قابلیت را دارد که بتوان در آن نوشت (درج اطلاعات) و یا از آن خواند (واکشی اطلاعات[۶]).
نشانی پذیری:[۷] هر حافظهای مجهز است به یک مکانیسم نشانی دهی، و به عبارت دیگر میتوان به اطلاعات مورد نظر در حافظه، نشانی دهی کرد. واحد نشانی پذیر[۸] و نحوه نشانی دهی البته بستگی به نوع حافظه دارد.
دستیابی پذیری:[۹] هر حافظهای، از طریق مکانیسم نشانی دهی، مورد دستیابی قرار میگیرد. دستیابی ممکن است به منظور خواندن از، یا نوشتن در حافظه صورت بگیرد.
ظرفیت:[۱۰] هر حافظهای دارای ظرفیتی است که به بیت یا بایت یا اضعا ف انها بیان میشود.
زمان دستیابی:[۱۱] مدت زمانی است بین لحظهای که دستور خواندن/ نوشتن داده میشود و لحظهای که حافظه مورد نظر مورد دستیابی قرار میگیرد. منظور از حافظه مورد نظر قسمتی از حافظهاست که داده مورد نظر در آن ذخیره شدهاست، مثلاً در حافظه اصلی، کلمه[۱۲] و یا در حافظه خارجی، سکتور یا بلاک.[۱۳]
نرخ انتقال[۱۴] یا سرعت انتقال: کمیتی است از اطلاعات که در واحد زمان از حافظه قابل انتقال است و آنرا به بایت در ثانیه (و یا اضعاف آن) بیان میکنند.
البته خصوصیات دیگری نیز در حافظهها مطرح است مثل جابجایی پذیر بودن،[۱۵] مانا یا نامانا[۱۶] بودن اطلاعات ذخیره شده و خوانده شده و... که در این مجال به آنها نمیپردازیم.
سلسله مراتب حافظه ها[۱۷]
در یک سیستم کامپیوتری، رسانههای ذخیرهسازی گوناگونی برای نگاهداری اطلاعات وجود دارد که اصطلاح عام حافظه، به همه آنها اطلاق میشود. این رسانهها هریک دارای محدودیتها و مزایایی هستند و لازم است که مجموعهای از آنها مورد استفاده قرار گیرد تا بتوان، ضمن جبران معایب هریک، از مزایای جملگی بهره گرفت. دلایل بکارگیری انواع مختلف رسانههای ذخیرهسازی را میتوان به شرح زیر بیان کرد:
حافظههای درون ماشینی هنوز دارای ظرفیت محدود هستند.
لزومی ندارد همه اطلاعاتی که برای رفع نیازهای اطلاعاتی یک محیط عملیاتی ذخیره میشوند همیشه در حافظههای درون ماشینی مقیم[۱۸] باشند. بلکه فقط آن اطلاعاتی که مورد نیاز برنامههای درحال اجرا هستند.
رسانههای ذخیرهسازی سریع، غالباً گران هستند.
معمولاً برنامهها، به حافظه بیشتری از آنچه که واقعاً سیستم میتواند در محیط درون ماشینی تامین کند، احتیاج دارند.
حجم اطلاعاتی که امروزه بشر انباشت میکند بسیار بالا، و پیوسته به طور تصاعدی در افزایش است و نمیتوان با توجه به ظرفیت محدود و حافظههای درون ماشینی، این حجم فزاینده اطلاعات را در محیط درون ماشینی ذخیرهسازی کرد.
حافظههای درون ماشینی نامانا هستند و اطلاعات ذخیره شده در آنها میتواند از بین برود.
گاه لازم است چندین فراروند[۱۹] بطور همروند[۲۰] به داده دستیابی داشته باشند، در این صورت داده باید مثلاً روی دیسک ذخیره شود.
با توجه به دلایل فوق، میتوان گفت که باید برای اطلاعات، از نظر درجه در دسترس بودن[۲۱] آنها برای واحد پردازش مرکزی، اولویت قائل شد، و از اینرو مفهوم سلسله مراتب حافظهها مطرح شدهاست (گردآوری : انجمن ناجی) این مفهوم در شکل ۱ نشان داده شدهاست (گردآوری : انجمن ناجی)
مفهوم سلسله مراتب حافظهها
از این شکل ساده معلوم میشود که حافظههای برون ماشینی گسترش و ادامه حافظههای درون ماشینی هستند، با ظرفیت بیشتر و سرعت دستیابی کمتر، و اما هدف ایجاد سلسله مراتب حافظهها این است که سرعت و کارایی سیستمهای ذخیرهسازی، در مقابل هزینهای قابل توجیه افزایش یابد. این کارایی باید چنان باشد که حتی الامکان به کارایی سریعترین رسانههای ذخیرهسازی، نزدیک تر شود. در عین حال با هزینهای نزدیک به هزینه رسانههای ذخیرهسازی کندتر. البته افزایش کارایی به راههای مختلفی ممکن است تامین شود و داشتن یک سلسله مراتب بهینه، یکی از عوامل موثر در این افزایش است (گردآوری : انجمن ناجی) درشکل ۲ مفهوم سلسله مراتب حافظهها نشان داده شدهاست (گردآوری : انجمن ناجی) حافظههای موجود در این سلسله مراتب را میتوان به رده اول، رده دوم، رده سوم و گاه رده چهارم تقسیم کرد. یعنی حافظههای درون ماشینی در رده اول، دیسک مغناطیسی در رده دوم، دیسکهای نوری با ظرفیت بالا و نوارهای با ظرفیت بالا در رده سوم و کارت و نوار منگنه شدنی در رده چهارم جای داده میشوند.
مثالی از سلسله مراتب حافظهها
برای طراحی یک سیستم ذخیرهسازی سلسله مراتبی، روشهایی وجود دارد. در این روشها سعی براین است که مشخص شود در هر لحظه، چه اطلاعاتی، به چه مدتی برای چه منظوری و در چه سطحی از سلسله مراتب نگاهداری شود و چگونه اطلاعات در سطوح مختلف سلسله مراتب، آمدو شد داشته باشد. پرداختن به این موضوع از حد این دفتر فراتر میرود. ما به چند و چون ذخیرهسازی اطلاعات، به صورت فایلها، در محیط برون ماشینی میپردازیم برای این منظور باید از رایجترین رسانههای محیط برون ماشینی، یعنی نوار و دیسک، شناخت نسبی داشته باشیم. لازم به ذکر است که در حال حاضر هستند کسانی که معتقدند که بزودی دیگر نیازی به حافظههای برون ماشینی نخواهد بود مگر برای کاربردهای بایگانی[۲۲] و پشتیبانی.[۲۳] به عبارت دیگر در سالهای اول بعد از سال ۲۰۰۰، هزینه حافظه نهان به ازاء یک بایت با هزینه دیسکها برابر خواهد شد و میتوان تمام اطلاعات فعال را در حافظههای نهان نگهداری کرد. اما گروهی دیگر چنین نمیاندیشند و استفاده از سلسله مراتب حافظهها را در آینده هم اجتناب ناپذیر میدانند.
انواع حافظههای برون ماشینی از نظر تکنولوژی ساخت
چهار تکنولوژی وجود دارد:
تکنولوژی الکترومکانیک
تکنولوژی الکترومغناطیس
تکنولوژی الکترواپتیک
تکنولوژی الکترومغنااپتیک
انواع حافظههای برون ماشینی در هر یک از چهار تکنولوژی عبارتند از:
تکنولوژی الکترومکانیک:
کارت منگنه شدنی
نوار منگنه شدنی
تکنولوژی الکترومغناطیس:
نوار مغناطیسی
دیسک مغناطیسی
طبله[۲۴]
تکنولوژی الکترواپتیک:
دیسک نوری
تکنولوژی الکترومغنااپتیک:
دیسک نوری- مغناطیسی[۲۵]
اینک به مطالعه دو رسانه رایجتر یعنی نوار مغناطیسی و دیسک مغناطیسی میپردازیم. در این مطالعه جنبههایی مورد نظرند که در سیستمهای فایلینگ مطرح اند. لذا در مباحث مربوط به الکتروتکنیک و یا سختافزار این رسانهها وارد نمیشویم. ضمناً توجه داریم که تکنولوژی رسانههای ذخیرهسازی مرتباً در تحول و تغییر است (گردآوری : انجمن ناجی) بنابراین مقادیر مربوط به پارامترهای این رسانهها در این کتاب، عمدتاً به عنوان مثال ارائه شدهاند و نشاندهنده وضع فعلی رسانهها نیستند.
نوار مغناطیسی
رسانه ایست از جنس نوعی پلاستیک با غشاء مغناطیس شونده بر یک رویه (فرومغناطیسی) و لغزان برریلهایی با ابعاد مختلف، ابعاد نوعی از نوار ۲۵۰۰ فوت طول و ۲/۱ اینچ عرض است (گردآوری : انجمن ناجی) در اندازههای دیگر نیز موجود است (گردآوری : انجمن ناجی) این رسانهها ماهیتا برای پردازش پی در پی[۲۶] رکوردها مورد استفاده قرار میگیرد.[۲۷] از نظر تکنولوژی ساخت، به چهار دسته کلی تقسیم میشود:
ریل به ریل
نوار کاتریج
نوار کاست
نوار صوتی تطبیق داده شده با کامپیوتر
دستگاه نوارخوان مجهز است به نوک خواندن/ نوشتن که میتواند اطلاعات را روی نوار ضبط و یا اطلاعات ضبط شده را حس[۲۸] کند.
نحوه ذخیرهسازی داده روی نوار
دادهها به صورت رشتههای بیتی روی شیارهایی[۲۹] که در سطح نوار وجود دارد. ذخیره میشوند. بیتهای یک کاراکتر، روی شیارها و در عرض نوار ضبط میگردند. در شکل شیارهای نوار و نحوه نشست یک نویسه (کاراکتر) روی آن دیده میشود.
نوار و نوارخوان-شیارهای نوار
از نظر تعداد شیار، دو نوع نوار رایجتر است: نوار ۷ شیاره و نوار ۹ شیاره. در شکلها نشست داده روی نوار ۷ شیاره و ۹ شیاره دیده میشود. یکی از شیارها، به عنوان شیار کنترل پاریتی به کار میرود. در نوار دو نوع بیت پاریتی[۳۰] وجود دارد:
بیت پاریتی عرضی یا کاراکتری
بیت پاریتی طولی
بیت پاریتی عرضی برای هر کاراکتر و بیت پارتی طولی، برای تعدادی کاراکتر مثلاً به ازا یک بلاک ایجاد میشود.
[Resane۰۴.jpg]|نشست کاراکتر روی نوار ۷شیاره و ۹شیاره]]
در شکل، مثالی از چگونگی ذخیرهسازی کاراکترهای –U،S ۳، ۷ و بلانک باکد EBCDIC مشاهده میشود. میبینیم که دادههای ذخیره شده روی نوار، در سطح فیزیکی، تعدادی رشته بیتی موازی هستند. چنین دیدی از داده ذخیره شده در سیستم فایل مطرح نیست. به بیان دیگر، از نظر سیستم فایل (که خود سطوحی دارد، رجوع شود به فصل دوم) دادهها در قالب تقسیمات خاصی ذخیره میشوند، هریک با ساختار مشخص (این تقسیمات عبارتند از: فیلد، رکورد، بلاک، تعدادی بلاک با نام مشخص، فایل و گروه فایلها). توجه داریم که فیلد میتواند حاوی یک کاراکتر هم باشد.
چگالی نوار
تعداد بیتهای قابل ضبط در هر اینچ نوار را چگالی[۳۱] گویند. چگالی را با واحد بیت در اینچ (bpi) بیان میکنند که با توجه به نحوه نشست کاراکترها روی شیارها، همان بایت در اینچ یا کاراکتر در اینچ است (گردآوری : انجمن ناجی) از جمله چگالی رایج، ۸۰۰bpi و ۱۶۰۰bpi است (گردآوری : انجمن ناجی) البته نوار یا چگالی ۳۲۰۰bpi و ۶۲۵۰bpi و بیشتر نیز وجود دارد.
گپ[۳۲]
فضایی است بلااستفاده بین دو گروه کاراکتر ضبط شده، کلمه گروه در اینجا هم به رکورد اطلاق میگردد وهم به بلاک. در صورتی که بین هر دو بلاک باشد به آن گپ بین بلاکها[۳۳] و اگر گپ بین دو رکورد باشد. به آن گپ بین رکوردها[۳۴] میگویند. وجود گپ برای متوقف کردن نوار و یا حرکت دوباره آن لازم است (گردآوری : انجمن ناجی) زیرا برای آنکه نوک خواندن/ نوشتن بتواند دادهای ذخیره شده را حس کند باید که نوار پس از توقف، به سرعتی مطلوب و یکنواخت موسوم به سرعت حس برسد. و در اثناء این مدت تکهای از نوار از زیرنوک R/W میگذرد، ضمن اینکه در اثناء کاهش سرعت حس تا توقف نیز تکهای از نوار از زیرنوک رد میشود. این دو تکه نوار همان گپ را تشکیل میدهند و چون این قسمت از نوار در حالت توقف- حرکت با سرعت کمتر از سرعت حس طی میشود، نمیتوان دادهای را در این قسمت حس کرد و در نتیجه بلااستفاده (هرز[۳۵]) است (گردآوری : انجمن ناجی)
گپ و سرعت حس در نوار
با توجه به شکل میتوان نوشت:
نحوه ذخیرهسازی فایل روی نوار
فایل معمولاً در قالب بلاکهایی (مجموعهای از رکوردها) به طور پی در پی روی نوار جای داده میشود و اصطلاحاً میگوییم فایل بلاک بندی شده است[۳۶](گاه ممکن است رکوردها بلاک بندی نشده باشند.[۳۷] درمورد بلاک بندی به فصل دوم مراجعه شود). در یک نوار میتوان بیش از یک فایل ذخیره کرد و هر فایل دارای نشانگر[۳۸] آغاز و پایان فایل است (گردآوری : انجمن ناجی)[۳۹] چنانچه فایلی بزرگ باشد ممکن استروی بیش از یک نوار ذخیره شود.
جدول طول گپ
در سیستمهای جدید ذخیره و بازیابی اطلاعات، از نوار، عمدتاً برای تولید نسخههای پشتیبان و نیز برای ذخیرهسازی اطلاعات در حجم بالا، استفاده میشود و معمولاً به عنوان رسانه اصلی بکار نمیرود.
پارامترهای نوار
دو دسته پارامتر وجود دارد:
پارامترهای ظرفیتی
پارامترهای زمانی (یا وابسته به زمان)
پارامترهای ظرفیتی عبارتند از:
چگالی (تراکم): به واحد بیت در اینچ(bpi)
طول نوار: به واحد فوت
با داشتن این دو پارامتر میتوان ظرفیت اسمی نوار را به دستآورد:
Sn=L×D
Sn ظرفیت اسمی، L طول به اینچ، D چگالی
ظرفیت واقعی قابل محاسبهاست (گردآوری : انجمن ناجی) ظرفیت نوارهای جدید زیاد است (مثلاً ظرفیت حدود ۵ گیگا بایت، بسیار رایج است). گاه تعدادی نوار در یک سیستم مخصوص تعبیه شده و در ذخیرهسازی حجم بسیار زیاد داده، مثلاً دادههای حس شده از دور توسط ماهواره ها (با حجم حدود ترابایت[۴۰]) و یا نگهداری سوابق محتوای صفحات وب[۴۱] که حجم بالایی میتوانند داشته باشند، بکار میروند.
پارامترهای زمانی عبارتند از:
سرعت لغزش نوار به واحد اینچ در ثانیه.
نرخ انتقال به واحد بایت در ثانیه (یا اضعافی از بایت در ثانیه)
نرخ انتقال دو نوع است: اسمی[۴۲] و واقعی.[۴۳] نرخ اسمی توسط سازنده اعلام میشود و نرخ انتقال واقعی قابل محاسبهاست (گردآوری : انجمن ناجی)
زمان حرکت- توقف[۴۴] به واحد میلی ثانیه. این زمان در واقع تفاوت بین زمان طی کردن گپ با سرعت حس و زمان طی کردن گپ در حالت توقف نوار و حرکت دوباره آن تا رسیدن به سرعت حس است (گردآوری : انجمن ناجی)
ζ=t۱-t۰
نوار کاست
این دستگاه کاملاً شبیه نوارهای صوتی متداول است (گردآوری : انجمن ناجی) نوعی از آن، دارای عرض ۱۵/۰ اینچ، طول ۱۰۰تا۱۵۰ فوت بوده و از ارزانترین حافظههایی است که عمدتاً درمینی و کامپیوترهای کوچک کاربرد دارد.
ضبط کنندههای صوتی تطبیق داده شده با کامپیوتر
در اکثر کامپیوترهای شخصی و تجاری از ضبط کنندههای صوتی ارزان برای ضبط دادهها استفاده میشود. سرعت گونهای از این نوارها ۸۷۵/۱ اینچ در ثانیه بوده، کند حرکت میکند. طول این گونه نوار ۵۶۲ فوت و ظرفیت آن ۵۰۰۰۰۰ بایت در هر طرف است (گردآوری : انجمن ناجی) این نوع نوار در ابعاد دیگری هم وجود دارد.
نوار کارتریج[۴۵]
تفاوت آن با نوارهای معمولی (ریل به ریل) این است که این نوارها در یک محفظه پلاستیکی جای دارند، تا از تماس خارجی و گرد و خاک محفوظ بمانند. این گونه نوارها نیز دو ریل دارند که نوار بر آنها میلغزد. انواع استانداردی از این گونه نوارها موجود است ازجمله:
نوار نوع ۳۰۰: طول: ۳۰۰ و ۴۵۰ فوت، عرض۲۵/. اینچ، ابعاد محفظه: اینچ
نوار نوع ۱۰۰: طول: ۱۴۰فوت، عرض ۱۵/. اینچ، ابعاد محفظه: اینچ به نوع دوم گاهی مبنی کارتریج میگویند.
نوع اول: با چهار شیار، M۳/۴ و نوع دوم با دو شیار، K۴/۶ ذخیره میکند. در نوع دیگری از کارتریج به نام QIC، عرض ۲۷/۶ میلیمتر و ظرفیت آن بین MB۴۰ تا GB۱۰ است (گردآوری : انجمن ناجی)
دیسک مغناطیسی
رسانه ایست گردان، باامکان دستیابی مستقیم به دادههای ذخیره شده و به آ‹ اصطلاحاً DASD[۴۶] میگویند. در اساس صفحهای[۴۷] مدوراست (به قطر ۸/۱ تا ۱۴ اینچ[۴۸])، مغناطیس شونده و گردان حول محوری عمودی. یک یا هردو رویه صفحه از غشاء شیارهایی به صورت دو اثر متحد المرکز و یا به صورت حلزون وار وجود دارد که از بیرون به درون و معمولاً با شروع از صفر، شماره گذاری میشوند.(شکل). فاصله هر دو شیار حدود ۰۲۱/. اینچ است (گردآوری : انجمن ناجی) دادهها به صورت رشته بیتی روی شیارها ضبط میشوند و تکنیکهای مختلفی برای ضبط وجود دارد. قبل از بیرونیترین شیار وبعد از درونیترین شیار، ناحیههایی روی رویه وجوددارد که در اساس برای کنترل حرکت بازو و حصول اطمینان بیشتر در حرت بازو، ایجاد میشوند. به طورکلی نواحی رویه از بیرون به درون عبارتند از:
ناحیه فرودنوک[۴۹]
ناحیه شروع حرکت[۵۰]
ناحیه احتیاطی بیرونی[۵۱]
ناحیه شیارهای ضبط داده
ناحیه احتیاطی درونی
ناحیه احتیاطی نهایی
شکل شیارهای رویه و ناحیههای رویه را نشان میدهد.
شیارهای رویه و نواحی مختلف رویه
دیسک گردان[۵۲] مجهز است به نوک خواندن/ نوشتن، متصل به بازویی که میتواند بررویه دیسک در مسیر شعاع حرکت کند (شکل ۱-۱۳) و در نوعی از دیسکها، این بازو ثابت است، دیسک هم مثل هررسانه دیگر، کنترولر خاص خود را دارد. به یک کنترولر[۵۳] تعدادی درایور متصل میشود. از آنجا که دیسک پس از شروع به گردش، پس از مدت کوتاهی به سرعت گردش ثابتی میرسد و به طور مداوم در چرخش است، (البته نه در همه انواع) لذا در نوع سخت آن باید نوک خواندن/نوشتن فاصله بسیار اندکی با رویه داشته باشد. درفاصله بین نوک و رویه هوای تصفیه شده جریان دارد. هرگونه آلودگی هواباعث خدشه دار شدن رویه میشود.
ردبندی دیسکها
دیسک را از نقطه نظرهای مختلفی رده بندی میکنیم:
از نظر امکان جابجا شدن: دیسکهای ثابت[۵۴] و دیسکهای جابجا شدنی
از نظر ثابت یامتحرک بودن نوک خواندن/نوشتن: دیسکهای با نوک ثابت[۵۵] و دیسکهای با نوک متمرکز. در دیسکهای با نوک ثابت، بازویی که نوک خواندن/نوشتن به آن متصل است، حرکت نمیکند. در دیسکهای با نوک متحرک،[۵۶] بازوبر رویه دیسک حرکت دارد و از شیاری به شیاری دیگر جابجا میشود. در دیسکهای با نوک ثابت، هرشیار نوک خواندن/ نوشتن خاص خود را دارد و نیازی ب حرکت بازوی دیسک برای رفتن از یک شیار به شیار دیگر نیست. اینگونه دیسکها سریعتر، گرانتر و حساسترند.
از نظر تعداد رویه در صفحه: یک رویه[۵۷] و دو رویه[۵۸]
از نظر تعداد لایه در رویه: تک لایه و دو لایه (رویه دو لایه تکنولوژی جدید تر است).
از نظر تعداد صفحاتی که روی محور عمودی جایگذاری میشوند: دیسکهای تک صفحهای و دیسکهای چند صفحهای.[۵۹]
دیسکهای چند صفحهای را اصطلاحاً پک میگویند. یک پک[۶۰] با n صفحه دارای ۲n رویهاست که معمولاً ۲n-۲ رویه آن برای ذخیرهسازی و دو رویه بالایی و پایینی برای حفاظت بیشتر به کار میروند. در بعضی انواع همه ۲n رویه برای ذخیرهسازی استفاده میشود.
از نظر جنس صفحه: دو نوع دیسک وجود دارد: دیسک سخت[۶۱] و دیسک انعطافپذیر (نرم). دیسک سخت معمولاً از جنس آلومینوم و دیسک انعطافپذیر، از جنس نوعی پلاستیک است (گردآوری : انجمن ناجی)
از نظر تکنولوژی ساخت: دیسکت مغناطیسی، دیسک نوری و دیسک نوری- مغناطیسی.
تقسیمات دیسک
استوانه[۶۲]: تمام شیارهای با شعاع یکسان (طبعاً از رویههای مختلف) تشکیل یک استوانه را میدهند. یک دیسک پک، به تعداد شیارهای هر رویه، استوانه دارد. در شکل ۱-۱۸، استوانه دیده میشود.
شیار: محل ضبط بیتهای اطلاعات درهر رویه. شیارها معمولاً به صورت دوایر متحد المرکز و یا حلزون وار هستند.
سکتور: تقسیماتی است از شیار با اندازه مساوی، هر شیار از تعدادی سکتور تشکیل شده است (شکل۱-۱۷). دو نوع سکتور وجود دارد:
سکتور سختافزاری[۶۳] که توسط سازنده ایجاد میشود (فرمت کردن سطح پایین)
سکتور نرمافزاری[۶۴] (گاه موسوم به بلاک) که از طریق نرمافزار (سیستمعامل) قابل ایجاد است و به این کار فرمت کردن نرمافزاری میگویند.
آغاز سکتور نرمافزاری باید همان آغاز سکتور سختافزاری باشد و اندازه اش میتواند کمتر از یک سکتور، یک سکتور و یا بیش از یک سکتور باشد. بنابراین بهتر است که اندازه سکتور نرمافزاری مضرب صحیحی از اندازه سکتور سختافزاری باشد تا از بروز حافظه هرز (بلااستفاده) درانتهای سکتور اجتناب شود. تقسیمات گفته شده در اساس برای نشانی دهی[۶۵] به داده مورد نظر در فضای دیسک است (گردآوری : انجمن ناجی) درواقع مولفههایی نشانی فیزیکی داده عبارتند از:
شماره درایور
شماره استوانه (شماره شیار از رویه)
شماره شیار در استوانه (رویه از استوانه نیز گفته میشود)
شماره سکتور (یا بلاک)
گاه برای نشانی دهی به داده، از شماره شیار در رویه (همان شماره استوانه)، شماره صفحه و شماره رویه در صفحه(۰و یا ۱) استفاده میشود. در بعضی از سیستمهای عامل، تعدادی سکتور همجوار و گاه ناهمجوار نوعی تقسیم بندی منطقی را تشکیل میدهند. مثلاً در محیط Dos، خوشه[۶۶] (واحد تخصیص) فضا به فایل است و اندازه آن ۲۰۴۸ بایت، ۴۰۹۶ بایت و ۸۱۹۲ بایت هم میتواند باشد، در حالیکه اندازه یک سکتور ۵۱۲ بایت است (گردآوری : انجمن ناجی)
شیار، سکتور، گپ
پارامترهای دیسک
دو دسته پارامتر داریم:
پارامترهای ظرفیتی
پارامترهای زمانی
پارامترهای ظرفیتی عبارتند از:
اندازه سکتور[۶۷](از ۳۲ بایت تا ۴۰۹۶ بایت و معمولاً ۵۱۲ بایت)
تعداد سکتور در شیار (از ۴ تا ۳۲ در فلاپیها و بیشتر درسایر انواع، گاه تا ۱۰۰). تعداد سکتور در شیار در دیسکهای سخت جدید، در شیارهای بیرونی بیشتر از شیارهای درونی است (گردآوری : انجمن ناجی) این رسانهها به IDE[۶۸] موسومند. البته وضع به گونهای است که از نظر سیستمعامل، انگار تعداد سکتور در همه شیارها یکسان است (گردآوری : انجمن ناجی)
تعداد رویه در استوانه (تعداد نوک(R/W (از یک تا بیش از ۲۰رویه)
تعداد شیار در رویه (تعداد استوانه: از ۲۰ تا ۲۰۰۰ شیار)
با داشتن این پارامترها میتوان ظرفیت اسمی دیسک را به دستآورد. ظرفیت واقعی قابل محاسبهاست که در فصل سوم خواهیم دید. (ظرفیت دیسکهای مغناطیسی از مگابایت تا ۱۰ گیگابایت و در بعض انواع بیش از ۲۰ گیگا بایت است) چگالی هم از پارامترهای ظرفیتی است و واحد آن بیت در اینچ مربع است (گردآوری : انجمن ناجی) اما در سیستم فایل مستقیماً در محاسبه ظرفیت به کار نمیآید.
پارامترهای زمانی عبارتنداز:
زمان استوانه جویی (پیگرد[۶۹])زمانی است که سپری میشود تا نوک خواندن/نوشتن به استوانه مورد نظر برسد (یعنی استوانهای که داده مورد نظر در آنستع شکل ۱-۱۹). این زمان در دیسکهای با بازوی ثابت صفر است (گردآوری : انجمن ناجی) متوسط این زمان را با S نمایش میدهیم و واحد آن میلی ثانیهاست (گردآوری : انجمن ناجی) این زمان معمولاً بین حدو د۲ تا ۳۰ میلی ثانیهاست و دراکثر دیسکها مهمترین زمان است (گردآوری : انجمن ناجی)
سرعت گردش دیسک: به واحد دور در دقیقه[۷۰] بیان میشود، مثلاً ۷۲۰۰، ۵۴۰۰، ۳۶۰۰ دور در دقیقه و گاه حتی بیشتر. از این پارامتر، زمان یک دور گردش دیسک به دست میآیدو آنرا به r۲ نشان میدهیم و واحد آن میلی ثانیهاست (گردآوری : انجمن ناجی)
زمان انتظار دوران (درنگ دوران[۷۱]). مدت زمانی است که سپری میشود تا آغاز داده مورد نظر در اثر دوران دیسک به زیر نوک r/w برسد. متوسط این زمان را با حرف r نمایش میدهیم. این زمان بین تقریباً صفر میلی ثانیه و تقریباً زمان یک دور دیسک است:
زمان یک دور دیسک زمان درنگ دوران ۰ زمان یک دور دیسک را به r۲ نمایش میدهیم، از آنجا متوسط زمان درنگ دوران با rنمایش داده میشود که نصف زمان یک دور دیسک است (گردآوری : انجمن ناجی)
زمان استوانه جویی و زمان درنگ دوران
زمان درنگ دوران از حدود ۵ میلی ثانیه تا حدو د۹ میلی ثانیهاست (گردآوری : انجمن ناجی) به مجموع دو زمان rو s زمان دستیابی تصادفی[۷۲](بختانه) میگویند. در واقع این زمان، مدت زمانی است بین لحظهای که دستور خواندن/نوشتن داده میشودو لحظهای که اغاز داده موردنظر زیر نوک خواندن/نوشتن میرسد. به عبارت دیگر متوسط زمان لازم برای رسیدن به آغاز یک بلاک (یک رکورد) با مکان مشخص، با شروع ازیک مکان نامعین، مثلاً برای رفتن به آغاز فایل، با شروع از مکان جاری نوک خواندن/ نوشتن s+r زمان لازم است)
نرخ انتقال: تعداد بایتی که در یک ثانیه قابل انتقال است وبه واحد بایت در ثانیه (یا اضعافی از بایت در ثانیه) بیان میشود. دو نوع نرخ انتقال داریم: اسمی و واقعی. نرخ انتقال اسمی توسط سازنده اعلام میشود و نرخ انتقال واقعی قابل محاسبه است (رجوع شود به فصل سوم). نرخ انتقال دیسکهای جدید از یک تا پنج مگابایت در ثانیهاست (گردآوری : انجمن ناجی)
زمان دیگری هم در دیسک وجوددارد موسوم به زمان استقرار.[۷۳] وقتی که نوک R/W به استوانهای برده میشود، به مدت کوتاهی (حدود ms۳) در حال لرزش است تا استقرار بیابد.
این زمان را معمولاً به زمان استوانه جویی اضافه میکنند و جزء همین زمان است و به عنوان پارامتر جداگانهای مطرح نمیشود. پارامتر دیگری هم در دیسک مطرح است موسوم به مدت بی عیبی.[۷۴] پارامتری است نشان دهنده میزان اطمنیان عملیاتی[۷۵] دیسک و عبارتست از میانگین مدت زمانی که دیسک بدون عیب کار میکند (معمولاً بین ۲۰۰۰۰۰ تا ۵۰۰۰۰۰ساعت)
نحوه ضبط دادهها روی دیسک
دادهها به صورت رشتههای بیتی روی شیارها ذخیره میشوند، البته چگالی ضبط دادهها در شیارهای بیرونی کمتراز شیارهای درونی است، در تکنولوژیهای اخیر تلاش براین است که چگالی در تمام شیارها یکسان باشد در نتیجه ظرفیت شیارهای بیرونی بیشتر از شیارهای درونی است (گردآوری : انجمن ناجی) چگالی دیسک با واحد بایت در اینج مربع بیان میشود. در بعضی از سیستمها، بیتها به طور سریال روی شیار یک رویه (توسط یک نوک) و در برخی دیگر با استفاده از چندین نوک، روی شیار رویههای مختلف به طور موازی (پارالل) ذخیره میشوند.
دیسک ودیسک گردان
معمولاً فایلها با شروع از یک استوانه، استوانه به استوانه و در فضایی پیوسته[۷۶] روی دیسک ذخیره میشوند. ممکن است فایل در فضای ناپیوسته[۷۷] هم ذخیره شود. و یا پس ا زمدتی، ناپیوستگی و بندبند شدگی[۷۸] در محیط ذخیرهسازی فایلها (درون یک فایل و یا بین فایلها) پدید آید، در اینصورت میتوان از سیستم درخواست کرد تا فضا اشغال شده را دوباره پیوسته و یکپارچه کند.[۷۹]
دیسک نرم
از رسانههای ذخیرهسازی خارجی با دستیابی مستقیم و از نظر شکل ظاهری، مشابه دیسکهای متداول، البته با ابعادی کوچکتر است (گردآوری : انجمن ناجی) جنس آن ازنوعی پلاستیک است و سختی دیسکهای موسوم به سخت را ندارد. این دیسک در محفظهای جای دارد، هم برای حفاظت آن از تماسهای خارجی و هم به منظور ثابت نگهداشتن آن. برخلاف دیسکهای سخت که در آن نوک خواندن/نوشتن فاصلهای اندک و کنترل شده با سطح دارد، دراین دیسکها نوک خواندن/نوشتن با دیسک تماس دارد. این دیسکها میتوانند یک رویه یا دو رویه باشند. دادهها به صورت سریال روی شیارها ذخیره میشوند. دیسک نرم مجهز به مکانیزم سادهای برای حفاظت در مقابل عمل نوشتن است (گردآوری : انجمن ناجی) در نوعی از این دیسک، روی پاکت، سوراخی وجود دارد که به منظور تشخیص آغاز شیار به کار میرود (نزد بعضی از سازندگان به Index Hole موسوم است). یعنی تشخیص محل شروع سکتور شماره صفر از هر شیار. در واقع سکتور صفر، به روش سختافزاری و بقیه سکتورها به روش نرمافزاری مشخص میشوند. ]
=== دیسکهای نوری ===[۸۰] استفاده از نور، به جای مغناطیس برای ذخیرهسازی دادهها، این مزیت را دارد که فضای لازم برای ذخیره کردن یک بیت خیلی کمتر میشود. در دیسکهای نوری از تکنولوژی لیزری برای ضبط اطلاعات استفاده میکنند. درنیمه دوم دهه ۸۰-۷۰ پژوهشهایی به منظور ایجاد اینگونه دیسکها آغاز و به نظر میرسد اولین دیسک از این نوع در ۱۹۷۹ ساخته شد. دیسکهای نوری سبب کاهش فضای ذخیرهسازی میشوند و جهشی است در جهت میل بیشتر به اهدافی که بشر همیشه دنبال کردهاست: کاهش هرچه بیشتر فضای ذخیرهسازی، سرعت دستیابی بالاتر به دادههای ذخیره شده و هزینه کمتر. تاکنون تکنولوژی توانستهاست گونههایی چند از این دیسکها به بازار عرضه کند. از جمله این نوع دیسکها میتوان از: (CD-RW[۸۱]EOD،[۸۲]WORM،[۸۳]DVD،[۸۴]CD-I،[۸۵]CD-ROM،[۸۶]CD) نام برد. در زیر بعضی این گونهها به کوتاهی معرفی میشوند.
CD-ROM
این نوع دیسک چگالی بسیار بالایی دارد، تقریباً ۲۰۰ برابر دیسکهای نرم و ۲۰ برابر دیسکهای سخت. به علاوه هزینه آنها نیز پایین بوده، به تدریج رو به کاهش است (گردآوری : انجمن ناجی) ظرفیت این نوع دیسک از ۵۰۰ مگابایت تا چند گیگابایت است (گردآوری : انجمن ناجی) دیسکی است فقط خواندنی به این معنا که پس از ضبط دادهها روی آن دیگر پاک شدنی نیستند و نمیتوان دوباره بر آن نوشت (WORM) از این دیسکها عمدتاً برای ذخیرهسازی فایلها مانا (که محتوای آنها پس از ضبط تغییر نمیکنند) استفاده میشود. ابعاد این نوع دیسک کوچک است: قطر ۱۲ سانتیمتر و ضخامت ۲/۱ میلیمتر زمان استوانه جویی آن خیلی بیشتر از دیسک مغناطیسی است (گردآوری : انجمن ناجی) نرخ انتقال هم نسبتاً پایین است (حدود ۱۵۰ کیلو بایت در ثانیه) گونهای از آن به CD-RW موسوم است و قابلیت چند بار نویسی دارد.
دیسکهای نوری-مغناطیسی
با تلفیق دو تکنولوژی مغناطیسی ونوری تلاش میشود تا دیسکهایی ایجاد شوند که هم خاصیت قابل پاک شدن و باز نویسی دیسکهای مغناطیسی را داشته باشند و هم چگالی و ظرفیت بسیار بالای دیسکهای نوری. به نظر میرسد که اینگونه دیسکها در تولید انبوه به بازار مصرف عرضه شدهاست قطر این دیسکها اینچ بوده از نوع پاک شدنی هستند و از سرعت بسیار بالایی برخوردارند سرعت انتقال در این دیسکها حدود یک مگابایت در ثانیه و یا بیشتر است (گردآوری : انجمن ناجی) نوعی دیسک نوری به نام DVD وجود دارد که ظرفیت این دیسکها بین ۷/۴ تا ۱۷ گیگا بایت است (گردآوری : انجمن ناجی) برای نوشتن یک بیت تکنیکهایی ایجاد شدهاست از جمله برخورد لیزر با بیتی که به زیر نوک میرسد با ایجاد حالت اکسید اسیون قوی تر رویه این دیسکها از آلیاژ فلزی خاص (تربیوم یا گادولینیوم و آهن یا کبالت) پوشیده شدهاست که خاصیت مغناطیس شونده دارد البته نه در دمای معمولی بلکه در دمای زیاد برای بالا بردن دما از اشعه لیزر استفاده میشود تابش اشعه لیزر به یک بیت سبب افزایش دمای آن میشود در رویهٔ دیگر یک نوک خواندن و نوشتن وجود دارد و در اثر عبور جریانی از آن بیت تغییر حالت میدهد و با تبرید سریع موضع اشعه لیزر یعنی بیت مورد نظر اطلاعات به طور ثابت باقی میماند. برای خواندن یک اشعه لیزر با قدرت کمتر از حالت نوشتن از یک رویه دیسک به آن تابنده میشود و در رویه دیگر، حسگری[۸۷] وجود دارد که اشعه را دریافت کرده بعد از تجزیه و تحلیل صفر یا یک بودن آنرا تشخیص میدهد. میبینیم که برای ضبط اطلاعات نمیتوان از هر دو رویه دیسک استفاده کرد.
دیسکهای با تغییر فاز[۸۸]
در این نوع دیسکها رویه داری غشایی است که میتواند در اثر تابش لیزر دو حالت کریستال و یا نامشخص را به خود بگیرد حالت اولیه غشاء نامشخص است و وقتیکه اشعه به آن میتابد حالت کریستالی به خود میگیرد و اگر اشعه به آن تابنده نشود به حالت نامشخص باز میگردد. برای خواندن اطلاعات اشعهای با قدرت کمتر از حالت نوشتن به آن تابانده میشود تا نوری را منعکس کند نوع نور بسته به اینکه انعکاس از قسمت کریستالی باشد و یا قسمت نامشخص فرق میکند همین تفاوت در نوع نور امکان میدهد تا دوحالت صفر و یک تشخیص داده شوند. سرعت این دیسکها حدوداً دو برابر دیسکهای مغناطیسی –نوری است (گردآوری : انجمن ناجی)
دیسکهای دای-پولیمر[۸۹
رویه در این نوع دیسکها دو لایه پولیمر دارد برای ضبط اطلاعات به صورت زیر عمل میشود: لایه زیرین به وسیله لیزر گرم میشود و در نتیجه یک برآمدگی در لایه بالا ایجاد میگردد سپس ناحیه برآمده از سرد میکنند بدین ترتیب برمدگی ثابت میماند برای پاک کردن اطلاعات لایه برآمده را به کمک یک اشعه لیزر با طول موج متفاوت با حالت اول گرم میکنند و برآمدگی از بین میرود.
طبله
رسانه ایست منطقاً معادل دیسک با نوک ثابت و تک استوانهای بدین معنی که استوانه ایست با شیارهایی در سطح خارجیاش (شکل۱-۲۱) معمولاً برای هر شیار یک نوک خواندن / نوشتن وجود دارد و نیز ممکن است تعداد نوکها از تعداد شیارها کمتر باشد که در این صورت نوک متحرک است (شکلهای ۱-۲۲ و ۱-۲۳) این رسانه را میتوان حالت خاصی از دیسک تلقی کرد. همان پارامترهای دیسک در این رسانه نیز وجود دارند (غیر از تعداد استوانه در واحد که همیشه یک است) هر شیار به تعدادی سکتور تقسیم شدهاست زمان استوانه جویی در طبلههای با نوک ثابت صفر است (گردآوری : انجمن ناجی) مثالی از ابعاد قطر: ۲۰-۸ اینچ طول: ۴-۲۵ فوت سرعت گردش: rpm۱۵۰۰-۴۰۰ چگالی: bpi۴۰۰۰ و نوک خواندن / نوشتن ۱ تا ۳ میلیون کاراکتر را در ثانیه میخواند /مینویسد.
طبله
این رسانه از نوار و دیسک سریعتر، ولی ظرفیت آن کمتر است (گردآوری : انجمن ناجی)
موارد استفاده از طبله
پیش از ایجاد حافظههای چنبرهای از طلبه به عنوان حافظه اصلی استفاده میشد (مثلاً در کامپیوترهای IBM/۶۵۰ و Burroughs/۲۰۵)
برای ضبط نرمافزارهایی که ثابت بوده مرتباً مورد استفاده قرار میگیردند مثل مانیتورها برنامههای متصدی اشتباهات خواندن/نوشتن ناظر[۹۰] اشتباه یابی برنامهها کامپایفرانسویه ا برنامههای مرتبسازی و......
برای ایجاد فایلهای موقت بسیار فعال[۹۱] مورد استفاده سیستمعامل کامپایفرانسویه ا و سایر نرمافزاره
به عنوان حافظه پشتیبان برای ماشین مجازی.[۹۲]
منابع
Access
Cache
Working Area
Magnetic Tape
Magnetic Disc
Fetch
Addressability
Addressable Unit
Accessibility
Capacity
Access Time
Word
Transfer Rate
Mutable
Volatile - non volatile
Storage hierarchy
Resident
Process
Concurrent
Availability
Archive
Backup
Drum
Magnetic-Optical
Seqnuetial
یعنی برای خواندن رکورد nام از یک فایل باید n-۱ رکورد را پویش کرد. http://najiforum.ir/thread-24069.html Sense
Track
Parity Bit
Density
Gap
Inter Block Gap (IBG)
Inter Record Gap (IRG)
Waste
Blocked
Unblocked
پMarker
BOF-EOF
Terabyte
Web Page
Nominal Rate
Effective Rate
Start-Stop Time
Catridge
Direct Access Device
Platter
ا ↑ شرکت BM در سال ۱۹۹۹ یک نوع دیسک سخت به بازار عرضه کردهاست که تقریباً به اندازه یک قوطی کبریت و خود صفحه در حد یک سکه ۵۰ ریالی است و ظرفیت آن در حدود ۳۴۰MB است (این دیسک را Microdisk مینامند)
Landing Zone
Take-Off Zone
Outer Guard Band
Disk Driver
Disk Controller
Fixed
پرش به بالا ↑ Fixed Head
پرش به بالا ↑ Movable
پرش به بالا ↑ One-Side
Double-Side
Single/Multiple Platter
Pack
Hard Disk
Cylinder
Hard Sector
Soft Sector
Addressing
Cluster
Sector Size
Integrated Drive Electronics
Seek Time
Rotation Per Minute (RPM)
Rotational Latency
Random Access Memory Time (RAT)
Setting Time
Mean Time to Failure (MTTF)
Reliability
Contiguous space
Non Contiguous space
Fragmentation
Defragmentation
این تکنولوژی مرتباً در حال پیشرفت است (گردآوری : انجمن ناجی) لذا اعداد ارائه شده برای گونههای مختلف آن صرفاً جهت داشتن ایدهای در این زمینه بوده و تغییر میکنند.
Erasable Optical Disk
Write-Once Read-Many
Digital Video Disk
Compact Disk Interactive
Compact Disk Read-Only Memory
Compact Disk
Sensor
Phase-Change
Dye-Polymer
Supervisor
Very Active Temporary File
Virtual Machine
سید محمدتقی روحانی رانکوهی، سیستم و ساختار فایلها، چاپ آثار، ۱۳۸۴
Bradley James.File and Database Techniques. New York: Rinehart and Winston ۱۹۸۲
Barry S. Lee editor. Data Processing Methodes.London:Hutchinsons Education Press، ۱۹۸۴
Det c.j. ،an introduction to data base system.۶th ed.usa: adison wesley،۱۹۹۵.
Dean Misbah.editor.practical data base techniques،london:pitman publishing،۱۹۹۰
Deitel Harvey m.an introduction to operating system.addison wesley publishing company،۱۹۸۴
Elmasri Ramez & navathe shamkat،b.fundamentals of database system،۲nd ed. ،california:the Benjamin/cummings publishing compani inc. ، ۱۹۹۴
Forester tom. information revolotion technology.massachusetts:the mit press،۱۹۸۵.
Gray Jim،reuter andereas.transaction processing Concepts and Techniqes.Margau Kaufmen pub.Sanfransisco.California:۱۹۹۳.
Grosline george W.Computer Organization:Hardware/Software ۲nd ed. N.J:Pprentice hall،INC. ، Englewood Cliffs،۱۹۸۶.
Hanson Owen.Dwen.Design of Computer Data Files.Pitman Publishing limited،۱۹۸۴.
Harbron Thomase R.Files System، Structures and Algoritms، N.J Prentice hall،INC. ،Englewood Cliffs.۱۹۸۸.
Horwitz Felis،Sahni SArtaj. Data Structure in Pascal.۲nd ed. USA Computer science Press.۱۹۸۷.
Kelley Kath، L. & pusinidewicy،Mark.«Multikey،Extendabele Hashing for Relational daBas»،Ieee Software،July ۱۹۸۸.
Lisberman David.«Eraseble Optical Media Gain Third Recruit»،Electronic Products،February،۱۷٬۱۹۸۶.
Lisberman، David.«Optical storage evolves towards erasability»، Electronic Products،March،۱۷٬۱۹۸۶.
Livadas Panos E.File Structures: Theory and Practice. USA: Prentice-Hall INC. ،۱۹۹۰
ردهها: الکترونیک دیجیتالحافظه جانبیحافظه رایانه http://najiforum.ir/thread-24069.html
اين بخش شرح مختصری پيرامون اجزاي اصلی يک سيستم کامپيوتری (حافظه و پردازنده)می دهد، که باعث می شود کاربر درک بيشتری نسبت به مفاهيمی که در طی برنامه اسمبلی با آن ها سرو کار دارد پيدا کند.
حافظه
واحدپردازش مرکزي
يک سيستم کامپيوتری ترکيب کاملي از سخت افزار و نرم افزارهای سيستمی است که باعث می شود ماشين مفيد و وظيفه مندي برای کار معينی بشود.
اجزای اصلی سخت افزار يک ريز کامپيوتر شامل:
• پردازنده مرکزی
• حافظه
• صفحه کليد به عنوان ورودی
• صفحه نمايش به عنوان خروجی
• يک يا چند ديسک درايو برای ذخيره برنامه ها و داده ها
حافظه
حافظه مکان ذخيره برنامه ها و داده ها با امکان دسترسی مجدد به آنها است (گردآوری : انجمن ناجی) حافظه اصلی از ديد برنامه نويس از تعدادی بيت تشکيل شده است که قادر به نگهداری صفر يا يک است (گردآوری : انجمن ناجی) مکانيسم دسترسی به اطلاعات درون حافظه آدرس دهی است (گردآوری : انجمن ناجی) بيت هائی که دارای آدرس يکسان هستند را سلول حافظه (cell) می نامند. هر سلول تنها می تواند شامل يک مقدارعددی باشد. طول سلول(Lc) توسط تعداد بيت های سلول مشخص می شود. در ريز کامپيوترها طول سلول هشت بيت است که به آن بايت نيز گفته می شود. خاصيت مهم سلول آدرس پذيری است، يعنی هر سلول دارای يک آدرس منحصر بفرد است (گردآوری : انجمن ناجی) بنابراين هر بايت درحافظه نيز دارای يک آدرس منحصر بفرد است (گردآوری : انجمن ناجی)
اغلب حافظه ها در اندازه های بزرگتراز بايت نظير کيلوبايت (1KB=210=1,024 bytes)، مگابايت (1MB=220= 1,048,576 bytes) و گيگابايت (1GB=230=1,073,741,824 bytes) بيان می شوند. يک کامپيوتر با 32 مگابايت حافظه قادر است تقريبا 32 ميليون بايت از اطلاعات را نگهداری کند.
نکته. تعداد بيت های يک کلمه بستگی به سخت افزار دارد و با Lw نشان داده می شود. همواره رابطه Lw≥Lc برقرار است (گردآوری : انجمن ناجی) آدرس هر کلمه آدرس اولين سلول آن است (گردآوری : انجمن ناجی)
فضای آدرسی
آدرس های حافظه از عدد صفر شروع می شوند. اگر حافظه ای دارای n سلول باشد آدرس های آن از 0 تا n-1 خواهد بود. کامپيوتری که سيستم عددی باينری را استفاده می کند برای بيان آدرس نيز همان روش را به کار می برد. تعداد بيت های آدرس تعداد سلول های قابل دسترس حافظه را نشان می دهد و ربطی به طول سلول ندارد. فضای آدرسی بيشترين ميزان حافظه است که يک پردازنده می تواند آدرس دهی کند.
اگر آدرسی m بيت طول داشته باشد بيشترين تعداد سلول های قابل آدرس دهی 2m خواهد بود.
واحد پردازش مرکزی
پردازنده يا واحد پردازش مرکزی (Central Processing Unit) يا (CPU) از واحد کنترل و واحد محاسبات و منطق ساخته شده است (گردآوری : انجمن ناجی) وظيفه آن خواندن و نوشتن محتويات سلول حافظه، انتقال داده بين سلول های حافظه و ثبات های خاص، رمزبرداری و اجرای دستورالعمل های ذخيره شده در حافظه اصلی است (گردآوری : انجمن ناجی)
CPU هر دستورالعمل را در يک سری مراحل اجرا می کند و برای همگام کردن سيکل اجرای دستورالعمل از يک ساعت (Clock) استفاده می کنند. ساعت در يک فرکانس ثابت پالس می زند که سرعت ساعت ناميده می شود. اين ساعت دقيقه و ثانيه را نگه نمی دارد بلکه فقط در نرخ ثابتی ضربان دارد. مدارهای الکترونيکی کامپيوتر از اين ضربان ها برای انجام صحيح عمليات خود استفاده می کنند. تعداد ضربه ها يا اصطلاحا سيکل های مورد نياز يک دستورالعمل بستگی به نسل و مدل CPU دارد.
مثال. وقتی يک کامپيوتر 1.5GHz می خريد، 1.5 GHz فرکانس اين ساعت است (گردآوری : انجمن ناجی) يعنی در هر ثانيه 1.5 ميليارد پالس می زند (گيگاهرتز GHz يا يک ميليارد سيکل در ثانيه است).
مجموعه دستورالعمل ها
مجموعه ای از تمام دستورالعمل هائی که يک نوع پردازنده می تواند اجرا می کند مجموعه دستورالعمل (Instruction Set) ناميده می شوند که درواقع زبان ماشين آن نوع پردازنده را شکل می دهد. دستورالعمل های زبان ماشين به صورت اعداد رمز می شوند و عموما ساده هستند. زيرا زبان ماشين با اين هدف طراحی می شود که پردازنده قادر باشد مقصود دستورالعمل را سريع کشف کند تا بتواند به طور موثر آن را اجرا کند..
هر پردازنده زبان ماشين منحصر بفرد خود را دارد. و مجموعه دستورالعمل از ماشينی به ماشين ديگر متفاوت است (گردآوری : انجمن ناجی) به همين دليل مثلا برنامه های نوشته شده برای Mac نمی توانند روی يک IBM-PC اجرا شوند. برنامه های نوشته شده در زبان های ديگر بايد توسط کامپايلر به زبان ماشين پردازنده ای که روی آن اجرا می شود تبديل شود. معمولا عملکرد کامپايفرانسویه ا بر روی ماشين با دستورالعمل کمتر آسان تر است (گردآوری : انجمن ناجی)
مجموعه ثبات ها
دستورالعمل ها ممکن است نياز به داده ای داشته باشند تا روی آن عمل کند. هر پردازنده دارای يکسری سلول های حافظه است که داده های دستورالعمل را در خود ذخيره می کنند. اين سلول ها ثبات (register) ناميده می شوند و درون خود پردازنده قرار دارند. پردازنده می تواند به داده درون ثبات سريع تر از داده درون حافظه دسترسی پيدا کند. اغلب کامپيوترها مجموعه ای از ثبات ها را برای ذخيره موقت داده دارند. البته تعداد ثبات های پردازنده اندک است، بنابراين برنامه نويس ناچار است تنها داده های جاری را در ثبات ذخيره نمايد.
انواع پردازنده ها
پردازنده ها به گروه های زير دسته بندی می شوند:
1. Complex Instruction Set Computers - CISC
• پردازنده هائی که مجموعه دستورالعمل کاملی با پشتيبانی سخت افزاری برای انواع وسيعی ازعمليات را دارند. در عمليات علمی، مهندسی و رياضی معمولا اکثر کارها را در کوتاهترين زمان انجام می دهند.
2. Reduced Instruction Set Computers - RISC
• پردازنده هائی که مجموعه دستورالعمل فشرده و کوچکی دارند. در کاربردهای تجاری و برنامه هائی که توسط کامپايلر ايجاد شده اند معمولا اکثر کارها را در کوتاهترين زمان انجام می دهند.
3. Hybrid
• پردازنده هائی که ترکيبی از روش CISC و RISC هستند و سعی دارند تعادلی بين مزايای هر دو روش برقرار کنند.
4. Special purpose
• پردازند هائی که برای وظايف خاصی بهينه شده اند. Digital signal processors و انواع co-processors نوع متعارف اين دسته هستند.
5. Hypothetical
• پردازنده هائی که هنوز وجود ندارند يا هرگز وجود نداشته اند. پردازنده هائی که در فاز طراحی هستند يا برای کارهای نظری درنظر گرفته شده اند. معروف ترين آنها MIX است که يک پردازنده فرضی آموزش ساخته شده توسط Donald E. Knuth برای ارائه الگوريتم های کامپيوتری است (گردآوری : انجمن ناجی) http://najiforum.ir/thread-24069.html