Chapter 2 Chapter 2

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Chapter 2 Chapter 2

Secondary Storage and y g System Software y

References:

1. M. J. Folk and B. Zoellick, File Structures, Addison-Wesley., , y

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목차 목차

 Disks

S i h

 Storage as a Hierarchy

 Buffer Management Flash Memory

 Flash Memory

(3)

1. Disks . s s

 특징

i d i ( S )

 Direct access storage devices (DASD)

 serial devices (magnetic tape) Hard disk Floppy disk Optical disk

 Hard disk, Floppy disk, Optical disk

(4)

1.1 Disk의 구성 1.1 Disk의 구성

Platters Spindle Read /write heads Boom

(5)

Hard Disk Drive 3D Visualization

(http://www youtube com/watch?NR=1&v=Bh80aay (http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=Bh80aay gIXg&feature=endscreen)

Video of opened hard drive Video of opened hard drive

performing several operations.

(h // b / h? 9 MWG3f iEU)

(http://www.youtube.com/watch?v=9eMWG3fwiEU)

(6)

디스크의 표면

Tracks Sectors

디 의 면

Sectors

Gaps

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Zoned Bit Recording (ZBR) o ed t eco d g ( )

16 sectors/track

9 / k

9 sectors/track

Source: http://www.pcguide.com/ref/hdd/geom/tracksZBR-c.html

(8)

디스크 드라이브의 구성

디 라이 의 구성

판(platter)

헤드(head) 섹터(sector)

헤드(head)

트랙(track)

실린더

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HDD Interface te ace

 CPU와 HDD간의 인터페이스

( d d h l h )

 ATA (Advanced Technology Attachment)

 ATA-1: 최초의 규격, PIO 지원

ATA 7: UDMA6(Ultra DMA 133) 추가

 ATA-7: UDMA6(Ultra DMA 133) 추가

 Serial ATA (SATA1): 전송속도= 150MB/sec

 SATA2: 전송속도 = 300MB/sec

 SATA2: 전송속도 300MB/sec

 SATA3: 전송속도 = 600MB/sec

 USB2.0: 전송속도 = 480Mbps = 60MB/sec

 IEEE1394a: 전송속도 = 400Mbps = 50MB/sec

 기타 표준들: USB3.0(4Gbps = 400MB/sec), SCSI, SAS, …

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1.2 저장용량 1.2 저장용량

 디스크의 저장용량

T k 용량 / k b /

 Track 용량 = sectors/track  bytes/sector

 Cylinder 용량 = tracks/cylinder  track 용량 Drive 용량 = # of cylinders  cylinder 용량

 Drive 용량 = # of cylinders  cylinder 용량

 Example

File Size : 20,000 record

Number of bytes per sector = 512 Number of bytes per sector 512 Number of sectors per track = 40 Number of tracks per cylinder = 11p y Number of cylinders = 1,331

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Example a p e

 Data record 가 256byte일 경우, 필요한 cylinder 수

각 당 저장할 수 있는 d 수 2

 각 sector 당 저장할 수 있는 record 수 : 2

 필요한 전체 sector 수 : 20,000/2 = 10,000 cylinder 당 sector 수 : 40  11 = 440

 cylinder 당 sector 수 : 40  11 = 440

 필요한 cylinder 수 : 10,000/440 = 22.7

☞ 각 cylinder 들이 인접한 곳에 저장될 필요는 없다.

File Size : 20 000 record File Size : 20,000 record

Number of bytes per sector = 512 Number of sectors per track = 40p Number of tracks per cylinder = 11 Number of cylinders = 1,331

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Hard drive capacity over time a d d ve capac ty ove t e

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1.3 Clusters .3 C uste s

 정의 – Fixed number of contiguous sectors 장점

 장점

 Reduce seek time

File allocation table (FAT) 관리 용이

 File allocation table (FAT) 관리 용이

 Cluster 의 크기에 따른 장단점?

A: track B: sector

구분 장점 단점

A: track, B: sector

C: track sector, D: cluster

구분 장점 단점

Cluster 크기가 작을 때 버려지는 용량이 적다 FAT 크기가 커진다 Cluster 크기가 클 때 FAT 크기가 작다

순차 처리에 적합 버려지는 용량이 크다

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File allocation table (FAT)

Cluster Cluster number location

1



2 3

 

The Part of the



FAT pertaining

to our file  

 

to our file

1

2



3

2

FIGURE 3 5 The file manager FIGURE 3.5 The file manager

determines which cluster in the file has the sector that is to be accessed.

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FAT32 3

 Windows 95 OSR2, Windows 98, Windows ME에서 사용 32 bit cluster identifier (상위 4bit는 사용 안함 )  28bit

 32-bit cluster identifier (상위 4bit는 사용 안함.)  28bit

 한 cluster의 최대 크기 = 32 KB

 FAT32의 최대 volume 크기의 최대 기

 32 KB/cluster * 2²⁸ clusters = 2⁴³ byte = 8 TB

 But, 새로운 FAT32 volume의 크기는 32 GB로 제한.

Fil di t 에서 fil 의 크기를 32 bit로 표현

 File directory에서 file의 크기를 32-bit로 표현

 파일의 최대 크기 = 4 GB

 Default Cluster Sizes for FAT32 VolumesDefault Cluster Sizes for FAT32 Volumes

Partition Size Cluster Size

32 MB 8 GB 4 KB

32 MB – 8 GB 4 KB

8 GB – 16 GB 8 KB

16 GB – 32 GB 16 KB

32 GB 32 KB

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NTFS N S

 Windows의 기본적인 파일 시스템 포맷

6 bi l id ifi

 64-bit cluster identifier

 이론적인 최대 volume 크기 = 16 EB (16 Billion GB) 실제 volume의 크기는 32bit 주소 체계를 따르도록

 실제 volume의 크기는 32bit 주소 체계를 따르도록…

 최대 크기: 64 KB/cluster * (2³² – 1) clusters = 256 TB

 한 volume당 2³² – 1 개의 파일 저장 가능

 한 volume당 2 1 개의 파일 저장 가능

 한 파일의 최대 크기 = 16 TB

 Default Cluster Sizes for NTFS Volumes

Partition Size Cluster Size

512 MB 이하 512 bytes

512 MB – 1 GB 1 KB

1 GB – 2 GB 2 KB

2 GB 이상 4 KB

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Fragmentation ag e tat o

 예: record size = 300 bytes, sector = 512 bytes

d / 구현 용이 l f

 1 record /sector: 구현 용이, internal fragmentation

 1.x record /sector: 단편화 , 여러 번의 I/O Cluster 크기에 따른 internal fragmentation

 Cluster 크기에 따른 internal fragmentation

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