Free Web Hosting Provider - Web Hosting - E-commerce - High Speed Internet - Free Web Page
Search the Web

 صفحه اصلی

 فصل اول
 فصل دوم
 فصل سوم
 فصل چهارم
 فصل پنجم
 وبلاگ p30sworld
 ارتباط با ما

 

    فصل اول : رسانه های ذخیره سازی

  

حافظه

 

رسانه هاي ذخيره سازي چه در محيط درون ماشيني و چه در محيط برون ماشيني حافظه نام دارند.

حافظه ها به دو دستة كلي تقسيم مي شوند :

 

1- حافظه هاي درون ماشيني

2- حافظه هاي برون ماشيني

 

حافظه هاي برون ماشيني گسترش حافظه هاي درون ماشيني با ظرفيت بيشتر و سرعت دستيابي كمتر هستند.

 

ويژگيهاي مشترك انواع مختلف حافظه ها

 

1.       ظرفیت ( Capacity ) : ظرفيت حافظه به بيت يا بايت يا اضعاف آن بيان مي شود.

1KB=1024 B=210 B

1MB=1024 KB=220 B

1GB=1024 MB=230 B

1TB=1024 GB=240 B

 

2.       سرعت انتقال ( Transfer Rate ) : كميتي از اطلاعات قابل انتقال از حافظه يا به حافظه

3.       زمان دستيابي ( Access Time ) : مدت زمان بين لحظه صادر شدن دستور خواندن / نوشتن تا لحظه اي كه دستيابي به داده موجود در حافظه اصلي (word) يا حافظة خارجي (Block) انجام مي گيرد.

4.       آدرس پذيري ( Addressability ) : مي توان اطلاعات حافظه را آدرس دهي كرد.

5.       نوشتن و خواندن ( R/W ) : مي توان اطلاعات را در حافظه نوشت و يا خواند ( Fetch )

6.       دستيابي پذيري ( Accessibility ) : عمل R/W در حافظه بايد از طريق مكانيسم آدرس دهي صورت پذيرد.

 

علت استفاده از حافظه هاي برون ماشيني :

 

1.       محدود بودن ظزفيت حافظه هاي درون ماشيني

2.       گران بودن رسانه هاي ذخيره سازي سريع

3.       عدم لزوم ذخيرة تمام اطلاعات در حافظه هاي درون ماشيني

4.       نامانا بودن حافظه هاي درون ماشيني

5.       نياز به دسترسي همروند ( concurrent ) به داده ها توسط چند فرايند

 

مقايسة دو نوع حافظه

 

1.     بالا بودن ظرفيت حافظه هاي برون ماشيني

2.     بالا بودن هزينة يك بايت ( cpb ) در حافظه هاي درون ماشيني ( cpb : cost per byte )

3.     بالا بودن سرعت دستيابي در حافظه هاي درون ماشيني

 

رده بندي حافضه ها

 

1.     حافظه هاي درون ماشيني ( ثبات ( register ) ، حافظه نهان ( cache ) ، حافظة اصلي )

2.     ديسك مغناطيسي

3.     ديسك نوري ( Optical Disk) و نوارهاي ظرفيت بالا ( High Density Tape )

4.     كارتريج و نوار منگنه شدني

 

انواع حافظه هاي برون ماشيني از نظر تكنولوژي ساخت

 

1.       الكترومكانيك ( Electro-Mechanic ) ( كارت منگنه شدني ، نوار منگنه شدني )

2.       الكترمغناطيس ( Electro-Magnetic ) ( نوار مغناطيسي ، ديسك مغناطيسي ، طبله ( Drum ))

3.       الكترواپتيك ( Electro-Optic ) ( ديسك نوري )

4.       الكترو مغنااپنيك ( Electro-Magnetic-Optic ) ( ديسك نوري-مغناطيسي )

 

تفاوت های حافظه اصلی و جانبی :

برنامه ها جهت اجرا بایستی به حافظه اصلی منتقل شوند ، به عبارت دیگر برنامه ها را روی حافظه جانبی نمی توانیم اجرا کنیم ، به این دلیل که سرعت حافظه اصلی به مراتب بیشتر از حافظه جانبی است .

(((((( واسه فهمیدن این نکته ، فرض کنین که ماژول رم کامپیوترتون ،که همون حافظه اصلیش محسوب میشه رو در آوردین و حالا کامپیوتر رو روشن می کنین .

خوب حالا چی میشه ؟!!!

شروع میکنه به بوق زدن نه ؟

می دونین چرا ؟

چون برنامه های بایاس و و راه انداز سیستم که باعث روشن شدن سیستم میشن باید واسه اجرا به این حافظه( حافظه اصلی) منتقل شن . ولی سیستم موقعی که می خواد این برنامه ها رو روو حافظه اصلی انتقال بده می بینه "ای داد بیداد" . به قول معروف "" جا تره و بچه نیست "" واسه همین شروع میکنه به جیغ زدن .))))))

 

به دلیل تکنولوژی پیشرفته حافظه اصلی این نوع حافظه ها معمولاً گرانقیمت تر از حاظه های جانبی هستند ، ولی ظرفیت آنها کمتر از حافظه های جانبی است . تفاوت دیگر در نحوه نگهداری اطلاعات پس از قطع جریان یا خاموش شدن سیستم است ، اطلاعات حافظه اصلی به صورت فرار و غیر پایدار می باشند . در حالیکه در حافظه جانبی عکس این مورد را داریم .

 

                                 شکل پایین : Ram  متداولترین نوع حافظه اصلی – البته فعلاً -

 

 

                   Ram

 

دستگاه های ذخیره سازی که مکانیزم دستیابی به اطلاعات روی آنها به صورت ترتیبی Sequential  است ، دارای سرعت پایینتری می باشند .

منظور از ترتیبی این است که برای رسیدن به اطلاعات خاصی ، بایستی از روی اطلاعاتی که قبل از اطلاعات مورد نظر قرار گرفته اند ، عبور نماییم .

(((((( بزارین واسه درک بهتر این نوع حافظه ها براتوون یه مثال بزنم :

فرض کنین دارین کاست آلبوم " دود عود " استاد شجریان رو گوش می دین  {خوش به حالتون } و می خواین قطعه "" در گل بمانده پای دل .... "" رو گوش کنین{واقعاً خوش به حالتون } . واسه اینکار مجبورین تمام قطعه های قبلی رو یه جوری رد کنین تا این قسمت ترانه بیاد * با خودکار – با انگشت یا ...*))))))

 

اما در حالت دیگر که آن را دستیابی مستقیم یا Direct access  می نامیم ، برای رسیدن به اطلاعات مشخصی لازم نیست از روی همه اطلاعات دیگر که قبل از آن قرار دارد ، عبور نماییم . بلکه با کوتاهترین زمان ممکن می توانیم به آن اطلاعات برسیم .

 

(((((خوب حالا فرض کنید همون آلبوم رو روو سی دی یا هارتون دارین ظرف 5 ثانیه میتونین بدون هیچ زحمتی از اوج هنر  لذت واقعی رو ببرین ))))))

 

سلسله مراتب حافظه ها :

هدف از ایجاد سلسله مراتب حافظه ها این است که سرعت و کارایی سیستم های ذخیره سازی در مقابل هزینه ای قابل توجیه افزایش یابد .

 

 

                    سلسله مراتب حافظه ها

 

انواع حافظه های برون ماشینی از نظر تکنولوژی ساخت :

 

1 – تکنولوژی الکترو مکانیک : مانند کارت منگنه شدنی یا همان کارت پانچ

 

2- تکنولوژی الکترو مغناطیس : مانند نوار مقناطیسی ، دیسک مغناطیسی و درام

 

3- تکنولوژی الکترو اپتیک  : مانند دیسک نوری(همون سی دی   و  دی وی دی خودمون )

 

4- تکنولوژی الکترو مغنااپتیک: مانند دیسک های نوری و مغناطیسی

((((( آقا من مونده بودم که این تکنولوژی الکترو مغنااپتیک دیگه چه صیغه ایه ؟!!

مانند دیسک نوری و مغناطیسی ؟!!!

ای بابا !، اگه دیسک ، دیسک نوریه خب جز الکترو اپتیکه و اگه دیسک دیسک مغناطیسیه جز تکنولوژی الکترو مغناطیس . دیگه این الکترو مغنااپتیک چیه ؟

آخرش بعد از چند روز  فهمیدم که نه بابا اگه به جای حرف "واو" بین "دیسک نوری و مغناطیسی " یه خط قرار بدیم همه چی حله . یعنی :

 

مانند دیسک های نوری – مغناطیسی

 

آخیش ! حالا این شد یه چیزی ( اسم اصلیش هم MO-DISK  هستش )

وجداناً هم اِند تکنولوژیه

حدود 5 گیگا بایت ظرفیت و قابلیت پاک شدن و نرخ انتقال بالا . (دیگه از زندگی چی می خوای !؟ - جووون میده واسه اینور اونور کردن شو کردی )

)))))))))

 

تصویری از کارت پانچ

 

 

                                      کارت پانچ 

 

تعریف نوار مغناطیسی :

در واقع از نوعی پلاستیک با روکش مغناطیس شونده تشکیل شده است ، نوارها در عرض دارای تعدادی شیار می باشند . مثلاً نوار 7 شیاره و یا نوار 9 شیاره .

نوارها ممکن است از نقطه نظر ظرفیت ، طول ، سرعت و چگالی ، با یکدیگر متفاوت باشند . منظور از چگالی تعداد بیت های ذخیره شده در اینچ مربع می باشد .

یک فایل در طول نوار ذخیره می شود .

((((((سیستمش دقیقاً مثل نوار کاست معمولیه ))))))

 

 

 

 

تصاویری از نوار مغناطیسی

 

 

نوار مقناطیسی          نوار مغناطیسی

 

 

                                        نوار مغناطیسی

 

 

 زمانی که می خواهیم یک فایل را مورد پردازش قرار دهیم ، به دلیل محدود بودن حافظه اصلی و همچنین کم بودن فضای بافر ، امکان انتقال کل فایل به حافظه وجود ندارد ؛ لذا بایستی فایل ها را تقسیم بندی کنیم که اصطلاحاً  به این کار بلاکینگ می گوییم.

 

 

بین هر دو بلاک فضایی وجود دارد که در آن فضا هیچگونه اطلاعاتی ذخیره نمی شود . به این فضا ، فضای گپ (Gap  ) یا هرزگفته می شود .

 

از فضای گپ دو استفاده به عمل می آید :

1-      جداسازی اطلاعات از همدیگر

2-      امکان تغییر سرعت در نوار یا خواندن و نوشتن .

 

تعریف دوباره گپ : فضایی است بلا استفاده بین دو گروه کاراکتر ضبط شده .

 

تعریف دیسک مغناطیسی : رسانه ای است با دستیابی مستقیم و در واقع صفحه ای دایره ای که حول یک محور دوران می کند . (((((( مثل هارد – فلاپی دیسک ( همون دیسک نرم ) – و حتی صفحات گرامافون ))))))

 

 

هر صفحه دیسک مغناطیسی از دایره های هم مرکزی تشکیل شده است که هر یک از این دایره ها شیار یا تراک (Track) نام دارند .

هر شیار را به چند قسمت به نام سکتور (Sector) يا قطاع تقسیم می کنند .

 

ممکن است دیسک دارای چند صفحه باشد . در دیسک های چند صفحه ای شیارهای هم شعاع را استوانه یا سیلندر می نامند .

 

 

 

در دیسک های چند صفحه ای فایل ها به صورت استوانه به استوانه ذخیره می شوند .

 

 دیسک مغناطیسی   دیسک مغناطیسی    

 

 

رده بندی دیسک ها :

1- از نظر امکان جابجا شدن ((((( یعنی اینکه دیسک ما قابل حمل هستش یا نه ؟ مثلاً یه هارد دیسک معولی رو نمی تونیم توو جیب بزاریم و هر روز اینور اونورش کنیم – البته از دانشجوای اینجا هیچ چیز بعید نیست!!))))))

2- از نظر ثابت یا متحرک بودن هد خواندن و نوشتن ( مانند دیسک های با هد ثابت و دیسک های با هد متحرک )

 

در دیسک های با هد ثابت بازویی که هد خواندن و نوشتن به آن متصل است حرکت نمی کند .

در دیسک های با هد متحرک بازو بر روی دیسک حرکت دارد و از شیاری به شیار دیگر جابجا می شود .

 

در دیسک های با هد ثابت هر شیار برای خود یک هد خواندن و نوشتن دارد و نیازی به حرکت بازو ندارد .

 

* این گونه دیسک ها ، سریعتر ، گرانتر و حساسترند .*

3- از نظر تعداد  طرف (Side) مثل دیسک های یک یا دو طرفه ( رویه )

4-  از نظر  تعداد لایه در هر طرف . مثل تک لایه و دو لایه .

5- از نظر تعداد صفحاتی که حول محور دوران می کنند .

(((((( توو قسمت های بالا فکر نکنم مشکلی داشته باشین . اگه سوالی داشتین حتماً بپرسین ، قول میدم اگه بلد بودم حتماً جواب بدم ))))))

 

تقسیمات دیسک :

استوانه : تمام شیار های همشعاع را استوانه می گویند .

 

شیار : محل ضبط بیت های اطلاعات در هر طرف می باشد .

 

سکتور : تقسیماتی است از شیار با اندازه مساوی ، هر شیار ممکن است از چند سکتور تشکیل شده باشد .

 

 

                 

 

                   

 

    

 

 

 

تا حالا  خودتون نقش یه بیت رو بازی کردین ؟

فکر کردن لازم نداره . الآن هم دارین نقش یه بیت رو بازی می کنین . ولی این بیت ممکنه سه حالت داشته باشه: 0    ،   1    و    یا     1-      .

خب شما کدوم هستین .

نگین صفر که اصلاً خوشم نمیاد.

 

اگه زمین رو یه درام حساب کنیم . ما همه بیت های این رسانه هستیم . تو شیارهای زندگیمون . با اعمالمون داریم یه بیت می شیم .

خدا کنه جزء بیت ها ی 1 باشیم

هد های رو سرمون دارن بد جوری اطلاعات رو می خونن . تنها دیسک هایی که تو اونا تعداد هد ها بیشتر از تعداد شیار هاست ماییم .

هر کدوممون دو تا هد رو  سرمون داریم که مرتب دارن 1 یا 1- بودنمون رو می خونن .

هد های رو سرمون نه زمان انتظار دارن نه زمان پیگرد و نه زمان استقرار .

واسه همین حتی 1 میلی ثانیه هم نمیتونیم از دستشون فرار کنیم .

بافر حساب و کتابمون هم اونقدر بزرگ که اصلاً احتیاج به بلاکینگ و این چرت و پرت ها نیست .

خدا کنه هممون یک باشیم .

 

                                                    

 

 

                                                       تصویری از عظمت خدا

 

 

                   

 

 

 

 

                                    بازوها – هد ها – شیار – سکتور– استوانه و دیسک ها

 

 

                              

 

پارامتر های دیسک :

1-      پارامترهای ظرفیتی

2-      پارامتر های زمانی

 

مولفه های پارامترهای ظرفیتی :

 

1-1               – اندازه سکتور از 32 تا 4096 بایت می تواند باشد .

 

1-2               – تعداد سکتور در شیار ؛ در فلاپی از 4 تا 32 و در بقیه موارد تا 100 سکتور می باشد .

 

1-3               – تعداد شیار در هر طرف از 20 تا 2000 عدد.

 

 

میدونین کدوم رسانه بیشترین شیار رو در سطح خودش داره ؟

جواب : اسلام

تا حالا فکر کردین تعداد مسلمونای دنیا چقدره. موقعی که همه سراسر دنیا دور قبله وای میسن و نماز میخونن به نظر شما چند تا شیار رو تشکیل می دن ؟

از 2000 تا بیشتر نیست ؟

 

           

 

 

مولفه های پارامترهای زمانی :

 

2-1 – زمان پیگرد (زمان استوانه جویی) : زمانی زمانی است که سپری می شود تا هد خواندن و نوشتن به استوانه مورد نظر برسد . یعنی استوانه ای که داده در آن قرار دارد .

توجه کنید که این زمان در دیسک های با بازوی ثابت برابر با صفر است .

متوسط این زمان را با پارامتر S نمایش می دهند و واحد آن ms می باشد . این زمان معمولاً بین 2 تا 30 میلی ثانیه می باشد .

و در اکثر دیسک ها مهمترین پارامتر تلقی می شود .

 

2-2 – سرعت گردش دیسک : با واحد دور در دقیقه بیان می شود. مثلاً 5200 یا 7200 دور در دقیقه . از این پارامتر زمان یک دور گردش دیسک بدست می آید . و آن را با پارامتر 2r نمایش می دهند .

 

2-3 – نرخ انتقال : تعداد بایتی که که در هر ثانیه قابل انتقال است و با واحد بایت در ثانیه بیان می شود .

* نرخ انتقال اسمی : این نرخ توسط سازنده اعلام می شود

ولی

* نرخ انتقال رسمی یا واقعی : قابل محاسبه می باشد .

 

نرخ انتقال در دیسک های معمولی حدوداً 1 تا 5 مگابایت در ثانیه است .

 

 2-4 – زمان استقرار : مدت زمانی که طول می کشد تا هد پس از رسیدن به استوانه مورد نظر از حالت لرزش خارج شود . این زمان حدوداً 3ms یا کمتر است .

 

نکته : این زمان در دیسک های با بازوی ثابت برابر صفر است .

2-5 – زمان انتظار  دوران ( زمان درنگ دوران): مدت زمانی است که سپری می شود تا آغاز داده مورد نظر در اثر دوران دیسک به زیر هد خواندن و نوشتن برسد. متوسط این زمان را با پارامتر r  نمایش می دهند .

نکته : زمان درنگ = نصف زمان گردش دیسک

زمان درنگ از 5 تا 9 میلی ثانیه است .

نکته : به مجموعه دو زمان r و s زمان دستیابی ناگهانی گفته می شود .

 

 

بازو ها و هد های دیسک سخت

 

 

                                     بازو ها - هد

 

 

دیسک نرم :(همون فلاپی خودمون ) از رساناهای ذخیره سازی خارجی است با دستیابی مستقیم و از نظر شکل ظاهری مشابه با دیسک های متداول اما با ابعاد کرچکتر است .

جنس آن از پلاستیک و سختی دیسک های موسوم به دیسک های سخت را ندارد .

این دیسک در محفظه ای جای دارد که هم برای محافظت از تماسهای خارجی و هم به منظور ثابت بودن آن استفاده می شود .

 

 

                               دیسک نرم ( از نوع فلاپی دیسک های 3.5 اینچی) و فلاپی در رایو              

 

 

                         

 

 

                

 

سی دی رام : این نوع دیسک چگالی بسیار بالایی دارد و تقریباً 200 برابر دیسک های نرم ظرفیت دارد .بعلاوه هزینه آن بسیار پایین است . (((((( بعضی وقتا مکنه سی دی رام رو با دستگاهی که سی دی ها رو میخونه اشتباه بگیریم . حواستون باشه که دستگاه خوندن سی دی ها ( سی دی رام ها ) اسمش سی دی درایو یا CD-Drive هستش ولی ما اشتباهاً به اون می گیم CD-Rom .

شاید تا حالا خیلی وقتا مثل این جمله ها رو گفته باشین :

سلام ! راستی نگفتی سی دی رامت چیه ؟ ایسوز یا سونی ؟

یا

سی رامم خراب شده .

که باید بگین سی دی درایو یا سی دی درایورم.

)))))

 

 

    سی دی رام           و          سی دی درایو     

 

                     

ظرفیت این نوع دیسک از 500 مگابایت تا چند گیگابایت می باشد .

دیسکی است فقط خواندنی به این معنا که پس از قرار گرفتن اطلاعات بر روی آن دیگر غیر قابل پاک شدن می باشد و نمی توان دوباره رو آن نوشت .

قطر این نوع دیسک ها حدوداً 12 سانتیمتر و پهنای آنها 2/1 میلیمتر است .

زمان استوانه جویی در این نوع دیسک ها نسبت به دیسک های مغناطیسی بسیار بیشتر و دارای نرخ انتقال پایینی نیز می باشند . ( حدود 150 کیلو بایت )

 

 

 

دیسک های نوری - مغناطیسی :

 

 با تلفیق دو تکنولوژی مغناطیس و نور تلاش می شود تا دیسک هایی ایجاد شوند که هم خاصیت قابل پاک شدن داشته باشند و هم از چگالی و ظرفیت زیاد تری بهره مند شوند .

قطر این دیسک ها 25/5 اینچ و از نوع پاک شدنی  هستند و از سرعت بالایی برخوردارند .

سرعت انتقال این نوع دیسک ها حدوداً 1 مگ بر ثانیه است .

بری نوشتن یک بیت تکنیک هایی ایجاد شده است ، از جمله برخورد لیزر با ایجاد حلت اکسیداسیون قویتر . رویه این دیسک ها که از آلیاژ فلز خاصی پوشیده شده است ، خاصیت مغناطیس شونده به خود می گیرد ( آهن – کبالت ) البته نه در دمای معمولی ، بلکه در دمای زیاد که برای بالا بردن دما از اشعه لیزر استفاده می شود .

برای خواندن از یک اشعه لیزر با فرکانس کمتر از حالت نوشتن از یک طرف دیسک به آن تابانده می شود و در طرف دیگر سنسوری وجود دارد که اشعه را دریافت می کند و بعد از تجزیه و تحلیل صفر یا یک بودن آن تجزیه و تحلیل می  کند .

 

 

                 

 

 

 

 

درام : رسانه ای است منطقاً معادل دیسک با هد ثابت و تک استوانه ای بدین معنی که استوانه ای است با شیار هایی در سطح خارجی . معمولاً برای هر شیار یک هد خواندن و نوشتن وجود دارد . ممکن است تعداد هد ها از تعداد شیار ها کمتر باشد .

 

که در این صورت سیستم ذخیره سازی از نوع هد متحرک است . این رسانه را می توان حالت خاصی از دیسک تلقی کرد . همان پارامتر هایی که در دیسک وجود دارند در این رسانه نیز وجود دارند .

لازم به ذکر است که زمان استوانه جویی در تبله های با بازوی ثابت صفر است .

در ضمن 8 تا 20 ایتچ قطر و 2 تا 4 فوت طول و همچنین سرعت گردش 400 تا 1500 دور در دقیقه هستند .

 

موارد استفاده از درام :

1-      دستگاه فتوکپی 

2-      به عنوان حافظه پشتیبان

3-      برای ضبط نرم افزار هایی که ثابت هستند و مرتباً از آنها استفاده می شود .

 

نمونه هایی از درام

 

 

 

      

 

                                               درام        

 

                                             

فیلد (Field): امکان ذخیره سازی یک واحد معنایی داده و نام دار را فیلد می گویند .

واحد معنایی داده حالت تجزیه ناپذیری دارد ( اتومیک Atomic ) ، به بیان ساده یعنی اگر آن را به اجزایی تجزیه کنیم ، اجزای حاصله در یک حیطه معنایی مشخص و در یک کاربرد مشخص فاقد معنا باشد . ( واسه اینکه معنی فیلدو خوب بفهمین یه اسم دو کلمه ای رو در نظر بگیرین ، مثل علیرضا ، این اسمو نمیشه به قطعات کوچکتر علی یا رضا تقسیم کنیم چون دیگه اون معنای واقعی اسم اولی رو نداره )

 

(((((آقا هر چی فکر میکردم اصلاً معنی این جمله "امکان ذخیره سازی ... " استاد رو نمی فهمیدم . نگو که اصلاًاون کلمه اول جمله  "امکان" نیست بلکه "مکان" .

این استاد پوریان بعضی وقتا چه کارایی که نمیکنه  ))))))