二．光盘
CD/CD-ROM/CD-R/CD-RW/DVD/DVD-R/DVD-RW/Blue-Ray 1.CD 与CD-ROM
母盘，用高强度激光烧盘 压盘，台、凹坑
激光打向背面，根据反射强弱读取信息 不同点：CD有检验码 而CD-ROM没有 优点：方便，成本低，便于携带 缺点：无法更新数据，读取较慢
2.CD-R 感光元器件，可写一次 CD-RW 可擦写
3.DVD数字通用盘 相比较CD 1.双面读，反射层在中间 2.半反射，同样写记录数据 3.对波长要求更短，信号更密集 4.蓝光 运用更短的波长，使得刻录更加密集
强调：光盘为螺旋线（光驱旋转，线速度相同）（与磁盘不同） 三．磁带
使用与磁盘相同的存储机制 离线备份，容量大，存取快 使用磁性材料
并行&串行（蛇形排列）
例题：
1. 考虑一个有N个磁道的磁盘，磁道编号由0到N-1，并假定所要求的扇区随机均匀分布 在盘上。
a) 假设磁头当前位于磁道t上，计算越过的磁道数为j的概率。 b) 假设磁头可能出现在任意磁道上，计算越过的磁道数为k的概率。 c) 计算越过的平均磁道数的期望：
其中，i为跨越的磁道数，Pr[x=i]为跨越的磁道数为i的概率。 解：a) 磁头到达每个磁道的几率为1/N
1:若 j-1 2:若t<=j-1或者t>=N-j 则概率为1/N 2. 为一个磁盘系统定义如下参数： TS = 寻道时间，即磁头定位在磁道上的平均时间 r = 磁盘的旋转速度（单位：转/秒） n = 每个扇区的位数 N = 一个磁道的容量（单位：位） TA = 存取一个扇区的时间 请推导TA的表达式。 TA=TS+1/2r+n/rN 3. 考虑一个单片磁盘，它有如下参数：旋转速率是7200rpm，一面上的磁道数是30000，每 道扇区数是600，寻道时间是每越过一百个磁道用时1ms。假定开始时磁道位于磁道0， 收到一个存取随机磁道上随机扇区的请求。 a) 平均寻道时间是多少？ b) 平均旋转延迟是多少？ c) 一个扇区的传送时间是多少？ d) 完成存取请求的总的平均时间是多少？ 解： a) 平均寻道时间是越过一半磁道的时间也就是30000/2*100=150ms=0.15s b) 7200rpm=120rps 所以平均旋转延迟=1/2r=1/240s c) 1/120/600=1/72000s d) T=0.15+1/240+1/72000 4. 已知逻辑记录是相关数据元素的集合，作为概念性的单位，它与信息如何存储和在何处 存储无关；物理记录是由存储设备特性和操作系统定义的存储空间的一个连续区域。假 定在一个磁盘系统中，每个物理记录容纳30个120字节长的逻辑记录。若此磁盘系统 有8面，每面110个磁道，96扇/道，512B/扇。假设不考虑文件头部记录和磁道索引， 并认为记录不能跨越两个扇区，请计算存储300000个逻辑记录需要多大的磁盘空间（用 扇区、磁道、面数来表示）。 解： 每扇512/120=4个逻辑记录 300000/4=75000扇 750000/96=781余24 782/110=7余11 一共需要7面11磁道24扇 5. 假定一个程序重复完成将磁盘上一个4KB的数据块读出，进行相应处理后，写回到磁盘 的另外一个数据区。各数据块内信息在磁盘上连续存放，并随机地位于磁盘的一个磁道 上。磁盘转速为7200rpm，平均寻道时间为10ms，磁盘最大数据传输率为40MBps，没有 其他程序使用磁盘和处理器，并且磁盘读写操作和磁盘数据的处理时间不重叠。若程序 对磁盘数据的处理需要20000个时钟周期，处理器时钟频率为500MHz，则该程序完成一 次数据块“读出-处理-写回”操作所需要的时间为多少？每秒钟可以完成多少次这样 的数据块操作？ 解：7200rpm=120rps 处理：t=1/500/10^6=2*10^-9 所以对磁盘数据的处理需要20000*2*10^-9=4*10^-5s 读出：10+1/240+4/(40*1024) 写入时间与读出相同 计算略去。。。。 6. 假设有一个磁盘，每面有200个磁道，盘面总存储容量为1.6MB，磁盘旋转一周时间为 25ms，每道有4个区，每两个区之间有一个间隙，磁头通过每个间隙需要1.25ms。请问： 从该磁盘上读取数据时的最大数据传输率是多少（单位：字节/秒）？ 解： 1.6MB=1600KB 所以每个磁道8KB 旋转一周需要时间25ms 其中25-1.25*4=20ms来读取数据 所以最大传输速率 8*1000/20ms=4*10^5B/s VI RAID 磁盘冗余阵列 基本思想：单个或者多个I/O处理任务被平均分配给多个盘（以一种较高的速度来处理，降低各个磁盘负担） 数据分布在多个盘上 特性： 1.看上去像是一个盘 2.数据被分配在多个盘上 3.增加冗余信息，得到额外的好处（以空间换时间），多存一些东西来提高可靠性 恢复数据 RAID的七中技术 RAID Level0 将每个磁盘切成大小一样的块，每个磁盘上的同一行看成一个整体（条带）同时工作。 优点：在数据量较大的情况下能够达到更高的传输速度与响应速率。 缺点：1.面临更大的出错风险。（没有提供任何规避风险的措施） 2.一块地方挂，全部挂。 RAID Level1 （镜像） 组成方式与RAID 0相似 相比RAID 0 RAID1增加完全一样的镜像储存部分，这样就有一个完全一样的备份。 好处：1.提高安全性，非常可靠。 2.若出错，处理过程非常简单。 坏处：1.严重浪费空间，冗余特别大。 2.有一个盘特别慢，带动整个系统变慢。（木桶效应，无法发挥所有硬盘的最高效率） RAID Level2 （并发） 使用海明码校验（2^k>=m+k+1) 条带被划分得很细小（一个字或者一个字节），处理数据更精细 缺点：同一时刻只能支持一个I/O 随着磁盘稳定性的提高，逐渐被抛弃。 RAID Level 3（并发） 同样采用小的条带。 校验盘更小（使用恒定数量的盘——一个盘） p=b0⊙b1⊙b2⊙b3 所以p⊙p=p⊙b1⊙b2⊙b3⊙b0=0