Προχωρηµένα Θέµατα Αρχιτεκτονικής Η/Υ. Storage Systems.. Λιούπης

Σχετικά έγγραφα
Οργάνωση Υπολογιστών (IΙI)

Συστήµατα Αποθήκευσης

ΠΛΕ- 027 Μικροεπεξεργαστές 11ο μάθημα: Είσοδος- Εξοδος (Ε/Ε)

Βασικές συσκευές Ε/Ε. Είσοδος Έξοδος στον υπολογιστή. Ένα τυπικό υπολογιστικό σύστημα σήμερα. Οργάνωση Υπολογιστών (IΙI) Μ.

I/O: Λίγη θεωρία ουρών, RAID

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Αποθήκευση εδομένων. ομή ενός Σ Β. Εισαγωγή Το «εσωτερικό» ενός ΜΕΡΟΣ Β : Η (εσωτερική) αρχιτεκτονική ενός Σ Β είναι σε επίπεδα

Κεφ. 10: Δομές Αποθήκευσης

Εφαρµογές Πληροφορικής Υπολογιστών. Κεφάλαιο 3 Το υλικό του υπολογιστή

Κύρια & Περιφερειακή Μνήµη

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΔΕΥΤΕΡΕΥΟΥΣΑΣ ΜΝΗΜΗΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ. Παρέχει µια διεπαφή (interface) ανάµεσα στο υλισµικό και στα προγράµµατα εφαρµογών/χρηστών.

Κεφάλαιο 1.6: Συσκευές αποθήκευσης

ΔΙΑΛΕΞΕΙΣ 9-10: ΕΙΣΟΔΟΣ/ΕΞΟΔΟΣ ΚΑΙ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ

Μέσα Αποθήκευσης. Ιεραρχία μνήμης Μαγνητικοί δίσκοι Συστοιχίες δίσκων RAID Οπτικοί δίσκοι Μαγνητικές ταινίες Άλλα μέσα αποθήκευσης

Λειτουργικά Συστήματα Κεφάλαιο 2 Οργάνωση Συστήματος Αρχείων 2.1 Διαχείριση Αρχείων και Σύστημα Αρχείων(File System)

Διαφορές single-processor αρχιτεκτονικών και SoCs

Ενσωµατωµένα Υπολογιστικά Συστήµατα (Embedded Computer Systems)

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Εισαγωγή στην Δομή, Οργάνωση, Λειτουργία και Αξιολόγηση Υπολογιστών

Λογικά σύμβολα των CPU, RAM, ROM και I/O module

ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗΣ (ΜΝΗΜΗ)

Λειτουργικά Συστήματα Ι. Καθηγήτρια Παπαδάκη Αναστασία

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ I. 3 η ΔΙΑΛΕΞΗ Περιφερειακές Μνήμες

Προχωρηµένα Θέµατα Αρχιτεκτονικής

Κεφάλαιο 1 : Εισαγωγή

Λειτουργικά Συστήματα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

Διασύνδεση Εισόδου-Εξόδου

Κεφάλαιο 6. Αποθήκευση και άλλα θέµατα εισόδου/εξόδου. Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Η ιασύνδεση Υλικού και Λογισµικού, 4 η έκδοση

Εισαγωγή στην επιστήμη των υπολογιστών. Υλικό Υπολογιστών Κεφάλαιο 5ο Οργάνωση υπολογιστών

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Τεχνολογία μνημών Ημιαγωγικές μνήμες Μνήμες που προσπελαύνονται με διευθύνσεις:

Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κρυφές Μνήμες. (οργάνωση, λειτουργία και απόδοση)

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Διασυνδετικοί Δίαυλοι. Τι διασυνδέει ένας δίαυλος; Μεταφορά δεδομένων. Διασύνδεση Εισόδου-Εξόδου. Μ.Στεφανιδάκης

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Ι. Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή στην Δομή, Οργάνωση, Λειτουργία και Αξιολόγηση Υπολογιστών

Τμήμα Λογιστικής. Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές. Μάθημα 8. 1 Στέργιος Παλαμάς

Το εσωτερικό ενός PC. Τεχνολογία Η/Υ & Πληροφοριών - 05 Κεντρική μονάδα Χουρδάκης Μανόλης

Λειτουργικά Συστήματα Ι. Συστήματα Εισόδου/Εξόδου (I/O --- Input/Output)

Επαρκή χωρητικότητα αποθήκευσης Αποδεκτό επίπεδο μέσης απόδοσης Χαμηλό μέσο κόστος ανά δυαδικό δ ψηφίο

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ B.2.M3 Κύρια και Βοηθητική Μνήμη

Απόδοση συσκευών Ε/Ε Κριτήρια απόδοσης σύνθετα

Information Technology for Business

Κεφάλαιο 7 Ιεραρχία Μνήμης (Memory Hierarchy)

Εικονική Μνήμη (virtual memory)

Αποθήκευση, δίκτυα και άλλα περιφερειακά. Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Οργάνωση Υπολογιστών (ΙI)

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Μαγνητικά αποθηκευτικά μέσα: Απαιτητική πληροφορία Ευρύτερη αγορά Μεταφερόμενο αποθηκευτικό μέσο

ΜΕΛΕΤΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΥ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΥ

Τεχνικές Εκτίμησης Υπολογιστικών Συστημάτων Ενότητα 1: Εισαγωγή. Γαροφαλάκης Ιωάννης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Μηχ/κών Η/Υ & Πληροφορικής

Ιεραρχία Μνήμης. Ιεραρχία μνήμης και τοπικότητα. Σκοπός της Ιεραρχίας Μνήμης. Κρυφές Μνήμες

Εφαρµογές Υπολογιστών Βασίλης Μπλιάµπλιας Γεωργία Τσούτσου Γιώργος Συνάπαλος

Τμήμα Οικιακής Οικονομίας και Οικολογίας. Οργάνωση Υπολογιστών

Κεφάλαιο 2ο: Υλικό υπολογιστή

ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΡΧΕΙΩΝ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ I. 3 η ΔΙΑΛΕΞΗ Περιφερειακές Μνήμες

Λειτουργικά Συστήματα. Τ.Ε.Ι. Ιονίων Νήσων Σχολή Διοίκησης και Οικονομίας - Λευκάδα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΒΑΣΕΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ

MULTIPLE CHOICE REVISION: ΜΑΘΗΜΑ 1-2

Βασικές Έννοιες της Πληροφορικής

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών - Μηχανικών Υπολογιστών. Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Νεκτάριος Κοζύρης.

Τμήμα Χρηματοοικονομικής & Ελεγκτικής ΤΕΙ Ηπείρου Παράρτημα Πρέβεζας. Πληροφορική Ι. Μάθημα 5 ο Οργάνωση Υπολογιστών. Δρ.

Ψηφιακά Κυκλώματα (2 ο μέρος) ΜΥΥ-106 Εισαγωγή στους Η/Υ και στην Πληροφορική

Σύστημα διασύνδεσης και. διαδικασία εισόδου-εξόδου

Με τον όρο μνήμη αναφερόμαστε στα μέσα που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση προγραμμάτων και δεδομένων σε έναν υπολογιστή ή άλλη ψηφιακή

ΔΙΑΛΕΞΕΙΣ 9-10: ΕΙΣΟΔΟΣ/ΕΞΟΔΟΣ ΚΑΙ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ

ΜΑΘΗΜΑ 1- MULTIPLE CHOICE

Εισαγωγή στην Πληροφορική & τον Προγραμματισμό

Chapter 4 (1) Αξιολόγηση και κατανόηση της απόδοσης

Λειτουργικά Συστήματα Ι. Καθηγήτρια Παπαδάκη Αναστασία

Το υλικό του υπολογιστή. Υλικό (hardware) είναι οτιδήποτε έχει μια υλικήφυσική υπόσταση σε ένα υπολογιστικό σύστημα.

Ανοχή απέναντι σε Σφάλµατα Fault Tolerance

i Throughput: Ο ρυθμός ολοκλήρωσης έργου σε συγκεκριμένο χρόνο

Ηλεκτρονικός Υπολογιστής

Κεφάλαιο 5. Στόχοι Κεφαλάιου. Η αρχιτεκτονική von Neumann. Nell Dale John Lewis. Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (ΚΜΕ/CPU)

2. Σκοποί και Λειτουργίες των ΛΣ. Λειτουργικά Συστήματα Η/Υ. Περίληψη. Ι. Προστασία Υλικού ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 - ΕΞΕΛΙΞΗ ΚΑΙ ΣΚΟΠΟΙ ΛΣ

12/5/18. Αποτίµηση του υποσυστήµατος CPU. Κεφάλαιο 6. Κατανόηση και εκτίμηση του υλικού: Αποτιμήστε το σύστημά σας. Στόχοι

ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο ΜΝΗΜΕΣ. (c) Αμπατζόγλου Γιάννης, Ηλεκτρονικός Μηχανικός, καθηγητής ΠΕ17

Volume Managers. Εργασία για το μάθημα Λειτουργικά Συστήματα Ι. Κοντεκάκης Ιωάννης.

ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΙΚΟΝΙΚΟΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΥ

Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Απόδοση ΚΜΕ. (Μέτρηση και τεχνικές βελτίωσης απόδοσης)

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Οργάνωση ενός σύγχρονου Υπολογιστικού Συστήματος ή Ηλεκτρονικού Υπολογιστή (Η/Υ) Τα σύγχρονα συστήματα Η/Υ έχουν την παρακάτω οργάνωση:

ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΠΡΟ ΙΑΓΡΑΦΕΣ ΓΙΑ ΤΟ ΙΑΓΩΝΙΣΜΟ ΜΕ ΑΡΙΘ. ΠΡΩΤ. 1022/

ΕΙΣΑΓΩΓΗ. Αρχιτεκτονική Η/Υ ΗΜΟΣ ΜΠΟΛΑΝΑΚΗΣ

Το υλικό του υπολογιστή

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: Λειτουργικά Συστήµατα

Chapter 4 ( ή 1 στο βιβλίο σας)

Ζητήµατα Απόδοσης. Ιεραρχία Μνήµης. Αναγκαιότητα για Ιεραρχία Μνήµης. Processor-DRAM Gap (latency) Ε-85: Ειδικά Θέµατα Λογισµικού

ΕΛΕΓΧΟΣ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΛΕΓΧΟΥ - DCS (DISTRIBUTED CONTROL SYSTEMS)

Τεχνολογίες Κύριας Μνήμης

Ενότητα 4. Εισαγωγή στην Πληροφορική. Αναπαράσταση δεδοµένων. Αναπαράσταση πληροφορίας. υαδικοί αριθµοί. Χειµερινό Εξάµηνο

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΥΛΙΚΟ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

Εισαγωγή στην Πληροφορική

Ιχνηλασία Λειτουργιών Εισόδου/Εξόδου σε Παράλληλα Συστήματα Αρχείων με χρήση Δικτύου Εικονικών Μηχανών ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

Κεφάλαιο 2.4: Εργασία με εικονίδια

Transcript:

Προχωρηµένα Θέµατα Αρχιτεκτονικής Η/Υ Storage Systems. Λιούπης

Απόδοση συστηµάτων Ι/Ο Απόδοση Ι/Ο: πόσο σηµαντική είναι; Αύξηση απόδοσης ανά έτος: CPU: περίπου 55% I/O: <10%! Συνολική Απόδοση; εξαρτάται από το αργότερο µέρος (νόµος Amdahl) 10% Ι/Ο και 10x CPU = συνολική απόδοση 5x 10% Ι/Ο και 100x CPU = συνολική απόδοση 10x I/O: bottleneck Η απόδοση συστηµάτων Ι/Ο οριοθετεί την απόδοση του συστήµατος

Τύποι Συσκευών Aποθήκευσης: Μαγνητικοί δίσκοι Μόνιµη αποθήκευση Μεγάλη χωρητικότητα Αποτελούν ένα επίπεδο στην ιεραρχία µνήµης, κάτω από την κύρια µνήµη, ως βοηθητικός χώρος αποθήκευσης για την virtual memory κατά την εκτέλεση του προγράµµατος Χαµηλό κόστος Seek Time: 5-12 ms (avg) Transfer Rate: 3-65MB/s Avg Rotation time = 0.5 / (x RPM) Response time = (Queue) + Controller + Seek + Rot + Transfer

Παραδείγµατα χαρακτηριστικών µαγνητικών δίσκων

Τεχνολογικές Τάσεις ίσκων Υψηλότερη πυκνότητα (bits/inch) Areal density = Tracks/Inch on a disk surface x Bits/Inch on a track ταχύτεροι ρυθµοί µεταφοράς Μικρότερης διαµέτρου δίσκοι µεγαλύτερη ταχύτητα περιστροφής (έως 15000 RPM) λιγότεροι cylinders: µικρότερος χρόνος seek Access time gap µεταξύ DRAM και δίσκων

Άλλα αποθηκευτικά µέσα Οπτικοί ίσκοι: CD - DVD Χαµηλό κόστος υψηλή χωρητικότητα Software distribution CD-R / CD-RW, DVD-R / DVD-RAM Μαγνητικές Ταινίες Ακολουθιακή προσπέλαση Βελτιώσεις (helican scan tapes) για ταχύτητα των ταινιών Χαµηλό κόστος Βιβλιοθήκες Ταινιών Flash memory Χρήση ως RW ROM σε embedded συστήµατα Software upgrade δίχως αντικατάσταση του chip Χαµηλή κατανάλωση ισχύος συγκρινόµενο µε δίσκους Η πληροφορία οργανώνεται σε διασυνδεδεµένες λίστες από blocks 6 φορές ακριβότερη από DRAM

Buses: ιασύνδεση επεξεργαστών/µνήµης µε Ι/Ο Τα buses παίζουν το ρόλο ενός διαµοιραζοµένου συνδέσµου επικοινωνίας µεταξύ υποσυστηµάτων - φθηνά - προσαρµοζόµενα - δηµιουργούν bottleneck, περιορίζοντας το µέγιστο I/O throughput Η µέγιστη ταχύτητα του bus περιορίζεται από φυσικές παραµέτρους - το µήκος του bus - αριθµό συσκευών που είναι συνδεδεµένες στο bus CPU-memory buses και I/O buses

Επιλογές για Buses

Split Transaction µε multiple masters, ένα bus µπορεί να αποφέρει περισσότερο bandwidth χρησιµοποιώντας πακέτα, παρά να κρατά το bus για όλο το transaction

Σύγχρονα / Ασύγχρονα buses Εκτέλεση ενός read transaction σε ένα σύγχρονο bus Ένας master εκτελεί write σε ένα ασύγχρονο bus

Bus Standards Parallel I/O Buses Serial I/O Buses

ιασυνδέοντας συσκευές αποθήκευσης στη CPU Interface Memory-mapped I/O Interrupt-driven I/O I/O control polling interrupts DMA I/O processors I/O control blocks

Reliability, Availability and Dependability Computer system dependability is the the quality of delivered service such that reliance can justifiably be placed on that service (Laprie [1985]) Module reliability είναι ένα µέτρο της επίτευξης συνεχούς εξυπηρέτησης από ένα αρχικό σηµείο αναφοράς - MTTF: Mean Time To Failure - MTTR: Mean Time To Repair Module availability είναι ένα µέτρο της επίτευξης εξυπηρέτησης λαµβάνοντας υπόψη την εναλλαγή µεταξύ των καταστάσεων επιτυχίας και διακοπής - Module availability = MTTF / (MTTF + MTTR) - MTTF + MTTR = MTBF (Mean Time Between Failures)

Fault, Error, Failure Fault είναι ένα λάθος προγραµµατιστικό Error είναι το επακόλουθο του στο software Failure προκαλείται στο σύστηµα όταν το error παράγει λανθασµένα δεδοµένα

Κατηγοριοποίηση των faults Σύµφωνα µε την αιτία δηµιουργίας τους: 1. Hardware faults 2. Design faults 3. Operation faults 4. Environmental faults Σύµφωνα µε τη διάρκεια τους: 1. Transient faults 2. Intermittent faults 3. Permanent faults

Reliability improvements Fault avoidance - prevent fault occurrence, by construction Fault tolerance - provide service complying, by redundancy Fault removal - minimize latent errors, by verification Fault forecasting - estimate the presence, creation and consequences of errors, by evaluation

RAID - Redundant Arrays of Disk Arrays Inexpensive Disks Μεγάλοι ρυθµοί data & I/O (transactions) Μείωση αξιοπιστίας! Αξιοπιστία Ν δίσκων = Αξιοπιστία ενός δίσκου / Ν Συνολικό Mean Time to Failure (MTTF) µειώνεται δραµατικά: π.χ. από 6 χρόνια σε 1 µήνα! Η λύση: αποθήκευση πλεονάζουσας (redundant) πληροφορίας πρόσθετη χρησιµοποιούµενη χωρητικότητα πρόσθετο bandwidth ανανέωσης πληροφορίας όµως: πολύ υψηλή αξιοπιστία!

RAID levels

RAID 1: Mirroring/Shadowing 100% overhead 2 physical writes / logical write για συστήµατα υψηλής διαθεσιµότητας

RAID 3 : Parity Disk Yψηλό transfer rate / χωρητικότητα Μείωση overhead (αλλά και διαθεσιµότητας) Για επιστηµονικές εφαρµογές/image processing

Block-interleaved parity (RAID 4) vs. distributed block-interleaved parity (RAID 5) Με τον κατανεµηµένο τρόπο, µερικά µικρά writes µπορούν να γίνουν παράλληλα

Μέτρηση Απόδοσης Συσκευών Ι/Ο Μετρικές που συνήθως χρησιµοποιούνται: Throughput = µέσος αριθµός tasks που ολοκληρώθηκαν σε µία χρονική περίοδο (I/O bandwidth) Response time =από τη στιγµή εισόδου στην ουρά µέχρι την ολοκλήρωση του έργου (latency) για µέγιστο throughput: ο server πάντα απασχοληµένος για ελάχιστο response time: η ουρά πάντα άδεια

Interactive Transaction entry time: χρόνος εισαγωγής εντολής από χρήστη response time: χρόνος απόκρισης συστήµατος think time: χρόνος µέχρι την έναρξη εισαγωγής νέας εντολής Μείωση response time => αύξηση παραγωγικότητας χρηστών!

Ι/Ο Benchmarks Processor benchmarks: µέτρηση response time I/O benchmarks: µέτρηση throughput κλιµάκωση φόρτου (scaling) για να ταιριάζει µε τα χαρακτηριστικά του ελεγχόµενου συστήµατος περιορισµός µέγιστου response time Παράδειγµα Ι/Ο benchmark: