07 External Memory

+
William Stallings
Computer Organization
and Architecture
9th Edition
+
Bölüm 6
Dış Hafıza
+
Manyetik Disk

Bir disk, tabaka olarak adlandırılan, manyetize edilebilir bir
materyal ile kaplı, manyetik olmayan materyalden yapılmış
yuvarlak tabaktır.

Geleneksel olarak alt tabaka bir alüminyum veya alüminyum
alaşım malzemesidir

Yakın zamanda cam yüzeyler de kullanılmaya başlandı.

Cam yüzeyin faydaları:




Disk güvenilirliğini artırmak için manyetik film yüzeyinin
tekdüzeliğinde iyileştirme
Okuma-yazma hatalarını azaltmaya yardımcı olmak için genel yüzey
kusurlarında önemli bir azalma
Disk dinamiklerini azaltmak için daha sağlam bükülme direnci
Şoka ve hasara karşı daha dayanıklılık
İndüktif Yazma / Manyetoresistif
Okuma Kafası
Disk
Veri
Düzeni
+
Özellikleri

Sabit Kafalı Disk



Çıkarılabilir disk




1 okuma-yazma kafası
Kafa, bir kola monte edilmiştir
Kol uzatılabilir veya geri
çekilebilir
Çıkarılamaz disk


Disk sürücüsüne sabit bir
şekilde takılmıştır
PC’lerdeki harddiskler bu
tiptedir.
Çıkarılabilir ve bir başka
disk ile değiştirilebilir
Avantajları:

Hareketli Kafalı Disk



Herbir iz için 1 okuma-yazma
kafası
Kafalar, tüm izlerin üzerinde
uzanan sabit bir dirsekli kol
üzerine monte edilmiştir



Sınırlı sayıdaki disk
sistemleri için sınırsız
miktarda veri saklama imkanı
Bir sistemden bir başka
sisteme taşınabilir
Floppy diskler örnek
verilebilir.
Çift taraflı disk

Her iki yüzeyi de manyetik
malzeme ile kaplı olanlar
+
Çoklu
Tabakalar
İzler
Silindirler
+
+
RAID

7 seviyesi vardır

Seviyeler bir hiyerarşiyi göstermez.

3 temel özelliği vardır:
1) Fiziksel disklerin kümesi, işletim
sistemi tarafından tek disk gibi
görünür
Redundant Array of
Independent Disks
2) Veri, bir dizi fiziksel sürücüler
üzerinde şeritleme olarak bilinen
bir düzende dağıtılır
3) Yedek disk kapasitesi, bir disk
arızasında veri kurtarılabilirliğini
garanti eden eşlik bilgilerini
depolamak için kullanılır
Tablo 6.3 RAID Seviyeleri
N = number of data disks; m proportional to log N
RAID
Seviyeleri
0, 1, 2
RAID
Seviyeleri
3, 4, 5, 6
Flash
Hafıza
+
Şekil 6.10
Flash Hafızanın Çalışma Mantığı
Solid State Drive (SSD)
Bir sabit disk
sürücüsünün (HDD)
yerine geçebilen katı
hal bileşenleriyle
yapılmış bir bellek
aygıtı
Katı hal terimi,
yarıiletkenlerle
inşa edilmiş
elektronik devre
anlamına
gelmektedir.
Flash Hafıza
Akıllı telefonlar, GPS
cihazları, MP3 çalarlar,
dijital kameralar ve
USB cihazları da dahil
olmak üzere birçok
tüketici elektroniği
ürününde kullanılan
bir yarı iletken hafıza
türü
İki farklı flash
bellek türü:
NOR
•Temel erişim birimi bit
•Yüksek hızda rastgele erişim
sağlar
•Cep telefonunun işletim
sistemi kodunu ve başlangıçta
çalışan BIOS programı için
Windows bilgisayarlarında
depolamak için kullanılır
NAND
Maliyet ve
performans,
HDD'lerin yerini
almak için
kullanılabilecek
noktaya gelmiştir.
• Temel birim 16 veya 32 bittir
• Küçük bloklar halinde okur ve
yazar
• USB flash sürücüler, hafıza
kartları ve SSD'lerde kullanılır
• Rasgele erişimli harici adres
veriyolu sağlamaz, böylece
veriler blok-bazlı olarak
okunmalıdır
SSD ile HDD Karşılaştırması
SSD'lerin HDD'lere göre aşağıdaki avantajları vardır:

Saniyede yüksek performanslı giriş / çıkış işlemleri (IOPS)

Dayanıklılık

Daha uzun ömür

Düşük güç tüketimi

Daha sessiz ve düşük sıcaklıkta çalışma

Daha düşük erişim süreleri ve gecikme oranları
+
Tablo
6.5
Karşılaştırmalar
+ Pratikteki Sorunlar
SSD'lere özgü, HDD'lerde karşılaşılmayan iki
pratik sorun var:

SSD performansı, cihaz
kullanıldıkça yavaşlama eğilimi
gösterir.

Veriler normalde 4Kb’lık
sayfalar halinde kaydedilir
ancak SSD’de bir blok 512 KB
kadardır.
 Blokun tamamı flaş bellekten
okunmalı ve bir RAM
tamponuna yerleştirilmelidir.
 Blok, flash belleğe geri
yazılmadan önce flash
belleğin tüm bloğu
silinmelidir. Tek sayfayı
silmek mümkün değil.
 Arabellekteki tüm blok şimdi
flash belleğe geri yazılabilir.

Belirli bir sayıda yazdıktan
sonra flash bellek kullanılamaz
hale gelir
 Ömrü uzatmak için teknikler:




SSD ile birlikte bir ön bellek
kullanmak
Yazma işlemlerini hücre
bloğuna eşit olarak dağıtan
yıpranma düzeylendirme
algoritmalarını kullanma
Bozuk blok yönetim
yöntemleri
Çoğu flash cihazı, kalan
ömürlerini tahmin eder;
böylece sistemler,
başarısızlığı öngörebilir ve
önleyici önlemi alabilir