Kiến trúc máy tính Chương 6: Hệ thống Input, Output, lưu trữ

Kiến trúc máy tính Chương 6: Hệ thống I/O – lưu trữ Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Mother board Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Kiến trúc chipset Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Hệ thống I/O • Hiệu CPU tăng nhanh • Hiệu hệ thống I/O bị giới hạn rào cản khí-> Hiệu tăng trung binh 10% năm • Theo luật Amdahl, hiệu hệ thống bị giới hạn phần có hiệu thấp • I/O ngày trở thành nút cổ chai hệ thống Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Hệ thống I/O • Chúng ta tập trung vào hệ thống lưu trữ đĩa • Đĩa cứng dùng cho nhớ ảo luu trữ Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Hệ thống lưu trữ google Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Chi phí – thời gian truy cập Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Kết nối dựa bus • Bus công nghệ hàng đầu để kết nối CPU – mem – I/O • Thuận tiện: giá rẻ, hệ thống dùng chung kết nối nhiều thiết bị • Bất tiện: băng thông bị giới hạn • Băng thông bị giới hạn độ dài bus số thiết bị • Thường dùng bus riêng cho mem I/O Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Hiệu bus Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 Tổ chức đĩa cứng • Mục đích: Lưu trữ liệu ổn định, lâu dài Khả lưu trữ lớn, giá rẻ, tốc độ chậm • Đặc điểm: – T/g tìm (3-8-15ms) – Độ trễ quay (2-4-8 ms) - Tốc độ truyền liệu 10-100-200 MBps - Dung lượng: Tetrabytes, tăng lần sau năm Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 10 Tổ chức đĩa cứng Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 11 Tổ chức đĩa cứng Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 12 HDD & SDD Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 13 HDD & SDD Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 14 Hiệu hệ thống I/0 • Các số đo hiệu – – – – Lưu lượng (throughput) Thời gian đáp ứng Tỷ lệ sử dụng Độ tin cậy / Độ sẵn sàng Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 15 Mô hình producer – server – Lưu lượng (throughput): Số tác vụ trung bình hoàn thành đơn vị thời gian – Thời gian đáp ứng: Thời gia từ vào queue đến Server phục vụ xong Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 16 Lưu lượng - Thời gian đáp ứng Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 17 Hiệu hệ thống I/0 Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 18 Hiệu hệ thống I/0 • Lưu lượng phụ thuộc vào thành phần có hiệu yếu – – – – CPU BUS I/O controller Thiết bị I/O Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 19 Lý thuyết hàng đợi Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 20 Độ tin cậy/độ sẵn sàng • Độ tin cậy – mức độ hỏng hóc • Độ sẵn sàng – mức độ sẵn sàng phục vụ người dùng • Đây vấn đề – Đĩa nhỏ hay đĩa lớn co giá thành/Byte – Mảng N đĩa nhỏ cho băng thông rộng đĩa lớn – Tuy nhiên độ tin cậy giảm di 1/N Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 21 Giải pháp • RAID - Redundant Array of Inexpensive (Independent) Disks • Các tập tin trải nhiều đĩa • Tăng lưu lượng • Tăng độ tin cậy Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 22 RAID • • • • • Mỗi đĩa có thao tác ghi logic = thao tác ghi vật lý Dễ dàng khôi phục liệu Lãng phí ½ dung lượng Dùng cho hệ thống có tỷ lệ I/O lớn, hệ thống có tính sẵn sàng cao Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 23 RAID3 – bit chẵn lẻ • • • • Bit chẵn lẻ tính toán với nhóm liệu Lãng phí 20% dung lượng, Coi đĩa dung lượng lớn, tỷ số truyền lớn Dùng cho ứng dụng băng thông lớn khoa học, xử lý ảnh Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 24 RAID5 – Khối chẵn lẻ đan xen • Các lệnh đọc nhỏ thực song song • thao tác ghi logic = thao tác I/O vật lý • Được sử dụng rộng rãi Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 25 [...]... Tăng lưu lượng • Tăng độ tin cậy Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 22 RAID 1 • • • • • Mỗi đĩa có một bản sao 1 thao tác ghi logic = 2 thao tác ghi vật lý Dễ dàng khôi phục dữ liệu Lãng phí ½ dung lượng Dùng cho các hệ thống có tỷ lệ I/O lớn, các hệ thống có tính sẵn sàng cao Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 23 RAID3 – bit chẵn lẻ • • • • Bit chẵn lẻ được tính. .. từ khi vào queue đến khi Server phục vụ xong Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 16 Lưu lượng - Thời gian đáp ứng Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 17 Hiệu năng hệ thống I/0 Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 18 Hiệu năng hệ thống I/0 • Lưu lượng phụ thuộc vào thành phần có hiệu năng yếu nhất – – – – CPU BUS I/O controller Thiết bị I/O Dang... Economics-NEU, 2011 13 HDD & SDD Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 14 Hiệu năng hệ thống I/0 • Các chỉ số đo hiệu năng – – – – Lưu lượng (throughput) Thời gian đáp ứng Tỷ lệ sử dụng Độ tin cậy / Độ sẵn sàng Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 15 Mô hình producer – server – Lưu lượng (throughput): Số tác vụ trung bình được hoàn thành trong một đơn vị thời gian – Thời