【愚公系列】软考高级-架构设计师 008-存储技术(磁盘)
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🚀前言
外存储器(External Storage or Secondary Storage)指的是除了计算机的主存储器(通常是RAM)之外用于存储数据和程序的设备。与主存相比,外存储器提供了更大的存储容量和持久存储能力,但访问速度较慢。外存储器主要用于保存不需要立即访问的数据,以及在系统关闭后仍需要保留的信息。
🔎1.常见类型的外存储器包括:
-
硬盘驱动器(HDD):
- 硬盘驱动器是一种传统的外存储设备,使用磁盘来存储数据。它们提供了大量的存储空间,成本相对较低,但访问数据的速度比固态驱动器(SSD)慢。
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固态驱动器(SSD):
- 固态驱动器使用闪存技术,没有机械部件,因此读写速度快,抗震性好。SSD的价格高于HDD,但性能更优,功耗更低。
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光盘(CD、DVD、Blu-ray):
- 这些是使用激光技术读写数据的光学存储介质。它们主要用于数据备份、音乐和视频的存储。虽然容量不如硬盘大,但便于携带和共享。
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USB闪存驱动器:
- 便携式存储设备,使用USB接口连接计算机。它们体积小,便于携带,适用于快速数据传输和临时存储。
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磁带存储:
- 磁带是一种用于数据备份和归档的长期存储解决方案。虽然访问速度慢,但成本低,容量大,适合大量数据的备份。
🔎2.特点和用途
- 大容量和持久性:外存储器可以存储大量数据,即使在计算机关闭或断电的情况下也能保持数据不丢失。
- 成本效益:相比于RAM,外存储器通常提供更高的成本效益,特别是对于大量数据存储的需求。
- 数据备份和共享:外存储器常用于数据备份和共享,便于数据的长期保存和在不同设备间的传输。
外存储器是计算机系统不可或缺的部分,它补充了主存储器的功能,使得用户能够存储、备份和传输大量的数据。随着技术的进步,外存储器的种类和性能也在不断发展和改进。
🚀一、磁盘(外存储器)
🔎1.概念
磁盘是一种用于存储和检索数字数据的设备,它利用磁性记录的原理来存储数据。数据通过磁头写入到磁性材料制成的盘片上,并且可以通过磁头读取存储在盘片上的数据。磁盘主要分为两大类:硬盘驱动器(HDD)和固态驱动器(SSD),但在传统意义上,当我们提到“磁盘”时,通常指的是硬盘驱动器。
🦋1.1 硬盘驱动器(HDD)
硬盘驱动器利用旋转的盘片和移动的磁头来存取数据。它们的主要特点包括:
- 存储容量:硬盘驱动器可以提供从几十GB到几TB甚至更高的存储容量。
- 持久性:数据被永久保存在磁盘上,即使在断电的情况下也不会丢失。
- 成本效益:与固态驱动器相比,硬盘驱动器通常提供更低的成本per GB,使其成为大容量数据存储的经济选择。
- 速度:硬盘驱动器的数据传输速度通常比固态驱动器慢,速度受到盘片旋转速度(RPM)和磁头移动速度的影响。
机械磁盘存在两组运动:
◎ 磁盘的旋转运动
◎ 机械臂控制磁头沿半经方向的直线运动
存取时间=寻道时间+等待时间
◎ 寻道时间:指磁头移动到磁道所需的时间
◎ 等待时间:等待读写的扇区转到磁头下方所用的时间
🦋1.2 固态驱动器(SSD)
固态驱动器使用非易失性闪存技术来存储数据,没有移动部件,因此提供了更快的读写速度。尽管SSD在技术上也被视为“磁盘”,但它们并不使用磁性记录技术。
🦋1.3 磁盘的应用
- 数据存储:磁盘是个人计算机、服务器和数据中心存储大量数据的关键组件。
- 操作系统:操作系统通常安装在磁盘上,包括硬盘或固态驱动器。
- 数据备份和恢复:磁盘用于备份重要数据,以便在数据丢失或系统故障时进行恢复。
- 多媒体存储:用于存储大量的多媒体内容,如视频、音乐和图片。
🦋1.4 磁盘的发展
随着技术的发展,固态驱动器因其出色的性能和可靠性逐渐成为许多应用的首选,尽管如此,由于其高容量和成本效益,硬盘驱动器仍然在大数据存储和备份方面扮演着重要角色。随着数据需求的不断增长,磁盘存储技术也在不断进步,以满足不断变化的存储需求。
🔎2.练习
1、在磁盘调度管理中,通常( )(2019下半年试题)
A.先进行旋转调度,再进行移臂调度
B.在访问不同柱面的信息时,只需要进行旋转调度
C.先进行移臂调度,再进行旋转调度
D.在访问同一磁道的信息时,只需要进行移臂调度
解析:
磁盘调度管理涉及两个主要的物理动作:移臂调度和旋转调度。移臂调度是指移动磁盘的读写头到达目标柱面的过程,而旋转调度则是指在读写头到达指定的柱面后,等待磁盘旋转到目标扇区下方以便进行数据读写的过程。
A. 先进行旋转调度,再进行移臂调度:
- 这个顺序是不合逻辑的,因为在磁头没有移动到指定的柱面之前,旋转调度是没有意义的。
B. 在访问不同柱面的信息时,只需要进行旋转调度:
- 这是错误的。访问不同柱面的信息首先需要移动磁头到目标柱面(移臂调度),然后再进行旋转调度。
C. 先进行移臂调度,再进行旋转调度:
- 这是正确的顺序。首先,磁头需要移动到目标柱面上(移臂调度),然后等待磁盘旋转,使目标扇区旋转到磁头下方(旋转调度)以进行数据的读写。
D. 在访问同一磁道的信息时,只需要进行移臂调度:
- 这个说法不正确。在访问同一磁道的信息时,如果磁头已经位于该磁道上,通常不需要进行移臂调度,但可能需要进行旋转调度,以等待目标扇区旋转到磁头下方。
因此,正确答案是 C. 先进行移臂调度,再进行旋转调度。这反映了磁盘访问过程中的自然顺序,首先是磁头移动到正确的柱面上,然后磁盘旋转到正确的位置以访问数据。这个过程是优化磁盘访问时间和提高磁盘I/O性能的关键。
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