Архитектура информационных систем

1. Практическое задание по дисциплине «Архитектура информационных систем. Часть 1»

ФИО
Гараханов Эльхан Рустам оглы
Направление
09.03.03 Прикладная информатика

2. Устройство каждого из типов накопителей

HDD
O Используют
вращающиеся магнитные
диски (платтеры), головки
чтения/записи, привод
головок и шпиндель.
Информация
записывается и
считывается путем
изменения магнитного
поля на вращающихся
дисках.
SSD
O Состоят из
микросхем флэшпамяти NAND,
контроллера и,
часто, кэш-памяти
DRAM. Данные
хранятся в виде
электрических
зарядов в ячейках
памяти.

3. Устройство каждого из типов накопителей

HDD
SSD

4. Особенности функционирования

HDD
O
O
O
Механическая зависимость: Скорость
доступа к данным напрямую зависит от
скорости вращения дисков (RPM revolutions per minute) и времени,
необходимого приводу головок для
позиционирования над нужной дорожкой
(seek time). Чем выше RPM, тем быстрее
чтение/запись.
Пороговое значение записи/чтения: HDD
более эффективно работают с большими
блоками данных. Производительность при
работе с мелкими, случайными
записями/чтениями существенно ниже.
Шум и вибрация: Механические
компоненты (вращающиеся диски и
двигающиеся головки) создают шум и
вибрацию, особенно при активной работе.
SSD
O
O
O
O
Электронная независимость:
Производительность SSD гораздо меньше
зависит от физического расположения
данных. Нет механических задержек,
связанных с перемещением головок или
ожиданием поворота диска.
Равномерная производительность: SSD
демонстрируют высокую скорость как при
последовательном, так и при случайном
чтении/записи, особенно при работе с
мелкими блоками данных, что является их
основным преимуществом.
Бесшумность: Отсутствие движущихся
частей делает SSD абсолютно бесшумными.
Низкая вибрация: Не производят вибраций,
что важно для портативных устройств.

5. Особенности функционирования

HDD
SSD

6. Продуктивность и параметры продуктивности

HDD
O
O
Скорость последовательного
чтения/записи: Варьируется в
широких пределах, обычно от 80
МБ/с до 250 МБ/с для
потребительских моделей, и до
300-500 МБ/с для
высокопроизводительных
серверных HDD.
Скорость случайного
чтения/записи (IOPS Input/Output Operations Per
Second): Значительно ниже, чем у
SSD. Обычно десятки или сотни
IOPS для последовательного
доступа и единицы-десятки IOPS
для случайного доступа.
SSD
O
O
Скорость последовательного
чтения/записи: Значительно
выше, чем у HDD. Для SATA SSD
— от 400 МБ/с до 550 МБ/с. Для
NVMe SSD (использующих
интерфейс PCIe) — от 1500 МБ/с
до 7000 МБ/с и выше.
Скорость случайного
чтения/записи (IOPS): На порядки
выше, чем у HDD. Десятки тысяч,
сотни тысяч или даже миллионы
IOPS, особенно для NVMe SSD.
Это ключевой параметр,
определяющий отзывчивость
системы.

7. Продуктивность и параметры продуктивности

HDD
O Время доступа
(Latency): Высокое,
измеряется в
миллисекундах (мс),
так как включает
время поиска и
задержку вращения.
SSD
O Время доступа
(Latency): Низкое,
измеряется в
микросекундах
(мкс), что
обеспечивает
мгновенный
отклик.

8. Специфику и области применения

HDD
O Большой объем
хранения при низкой
стоимости: Основное
преимущество HDD.
Идеальны для
хранения огромных
массивов данных, где
цена за гигабайт имеет
решающее значение.
SSD
O Высокая
скорость и
отзывчивость:
Идеальны для
ускорения работы
операционной
системы,
приложений и игр.

9. Специфику и области применения

HDD
O Области применения:
1. Серверы и системы
хранения данных (NAS):
Для хранения больших
объемов информации
(видео, архивы, базы
данных). 2. Системы
видеонаблюдения: Для
записи большого
количества видеопотоков.
SSD
Области применения:
1. Операционные системы и
приложения: Установка ОС и
часто используемых программ для
быстрого запуска и загрузки. 2.
Высокопроизводительные
игровые ПК: Значительное
ускорение загрузки игр и уровней.
3. Серверы (для критически
важных данных): Для баз данных,
кэширования, где требуется
максимальная скорость доступа.
O

10. Плюсы и минусы каждого из типов накопителей

HDD
Плюсы:
1. Большие объемы дисков:
Доступны накопители объемом
до 20 ТБ и более.
2. Хорошая долговечность в
плане хранения данных: При
правильном хранении данные на
HDD могут сохраняться
десятилетиями.
3. Простота восстановления
данных (в некоторых случаях):
В случае физического
повреждения, иногда возможна
частичная реставрация данных
специалистами.
O
SSD
Плюсы:
1. Мгновенный доступ к данным:
Минимальное время задержки.
2. Низкое энергопотребление:
Экономичнее HDD, что важно для
ноутбуков.
3. Компактность и малый вес:
Особенно SATA M.2 и NVMe SSD.
4. Отсутствие фрагментации (влияние
на производительность):
Производительность не деградирует изза фрагментации.
O

11. Плюсы и минусы каждого из типов накопителей

HDD
Минусы:
1. Механическая хрупкость:
Чувствительны к ударам,
вибрации и падениям, что может
привести к потере данных.
2. Высокое энергопотребление:
Требуют больше энергии для
вращения дисков и перемещения
головок.
3. Фрагментация: Снижает
производительность со
временем.
4. Большие габариты и вес: По
сравнению с SSD.
O
SSD
Минусы:
1. Высокая стоимость за гигабайт:
Самый существенный недостаток. SSD
стоят дороже, чем HDD, при одинаковом
объеме.
2. Ограниченный ресурс циклов
записи: Ячейки памяти имеют
ограниченный срок службы, хотя для
большинства пользователей он
достаточен (сотни терабайт записей).
3. Сложность восстановления
данных: В случае полного выхода из
строя, восстановление данных с SSD
может быть крайне сложным или
невозможным.
O

12. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!