磁盘存储器的管理
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磁盘存储器的管理
磁盘性能简介 磁盘是一种直接(随机)存取存储设备。它的每个物理记录有 确定的位置和唯一的地址，存取任何一个物理块所需的时间 几乎不依赖于此信息的位置。
磁盘包括多个盘面用于存储数据。每个盘面有一个读写磁头， 所有的读写磁头都固定在惟一的移动臂上同时移动。在一个 盘面上的读写磁头的轨迹称为磁道，在磁头位置下的所有磁 道组成的圆柱体称为柱面，一个磁道又可划分成一个或多个 物理块，通常称为扇区。通常，一个硬盘扇区的大小在 512B ～2048B之间。 2
13
5
设一块为一扇，则磁盘块号及其物理三地址之间可 按以下式子转换:
(1)已知块号，则磁盘驱动用的三地址： 柱面号＝[块号/（磁头数×扇区数）] 磁头号＝[(块号 mod(磁头数×扇区数))/扇区数] 扇区号＝(块号 mod(磁头数×扇区数))mod 扇区数
(2)已知磁盘块物理地址，则磁盘块号： 块号＝柱面号×(磁头数×扇区数)＋磁头号 ×扇区数＋扇区号
对象，即寻道时间最短的请求。
10
（3）SCAN调度 磁臂从磁盘的一端向另一端移动，同时当磁头移过每个柱面 时，处理位于该柱面上的服务请求。当到达另一端时，磁头 改变移动方向，处理继续进行。磁头在整个磁盘上来回扫描。
11
（4）CSCAN调度算法 CSCAN将磁头从磁盘一端移到磁盘的另一端，随着移动而不 断地请求处理。不过，当磁头移到另一端时，它会马上返回 到最里的预访问的磁道，返回时并不处理任何请求。
磁臂移动方向Fra Baidu bibliotek
盘片
枢轴
磁头
移动头硬盘结构示意图
磁臂
3
4
要在磁盘上访问一个扇区，必须给出其柱面号、磁 头号和扇区号，这样才能准确地定位要访问的扇区， 这称为扇区的物理地址，即物理扇区号。由物理扇 区号表示的扇区称为绝对扇区。为了方便，操作系 统通常将其转变为逻辑扇区号加以管理。
编址方式为：在磁道上按扇区号增加，在柱面上按 磁道号增加，对整个磁道从柱面0到最后一个柱面增 加。
6
例：设磁盘组共有n个柱面，编号顺序为0、1、2、…、n-1； 共有m个磁头，编号顺序为0、1、2、…、m-1；每个磁道内 的k个信息块从1开始编号，依次为1、2、…、k。现用x表示 逻辑磁盘块号，用a，b，c分别表示任一逻辑磁盘块的柱面 号、磁头号、磁道内块号，则x与a，b，c可通过如下公式进 行转换： x=k*m*a+k*b+c a=(x-1) DIV (k*m) b=((x-1) MOD (k*m)) DIV k c=((x-1) MOD (k*m)) MOD k +1 7
磁道
查找 时间
磁臂
等
待
间 时
向
方 转 旋 磁盘
8
磁盘调度算法： （1）先来先服务：按访问请求到达的先后次序服务。
例：假设磁盘访问序列：98，183，37，122，14，124，65， 67。读写头起始位置：53，安排磁头服务序列，计算磁头移 动总距离（道数）。
9
（2）最短寻道时间优先 SSTF算法选择与当前磁头位置最近的请求作为下一个服务
12
例题: 假设一个磁盘有200个磁道，编号从0～199。当 前磁头正在143道上服务，并且刚刚完成了125道 的请求。如果磁盘访问请求的顺序为： 86、147、91、177、94、150、102、175、130 请计算，按照FCFS、SSTF、SCAN和CSCAN调度算 法来完成上述请求，磁头移动的总量是多少？
磁盘的调度
磁盘访问时间=寻道时间+旋转延迟时间+数据处理时间 寻道时间是磁臂将磁头移动
到包含目标扇区的柱面时间，
旋转延迟时间是磁盘需要将 目标扇区转动到磁头下的时 间，而数据处理时间是指从 磁盘读出数据或向磁盘写入 数据的时间，它的大小与每 次所读写的字节数和旋转速 度有关。
间
时
数
输
据 信
息 传
磁盘性能简介 磁盘是一种直接(随机)存取存储设备。它的每个物理记录有 确定的位置和唯一的地址，存取任何一个物理块所需的时间 几乎不依赖于此信息的位置。
磁盘包括多个盘面用于存储数据。每个盘面有一个读写磁头， 所有的读写磁头都固定在惟一的移动臂上同时移动。在一个 盘面上的读写磁头的轨迹称为磁道，在磁头位置下的所有磁 道组成的圆柱体称为柱面，一个磁道又可划分成一个或多个 物理块，通常称为扇区。通常，一个硬盘扇区的大小在 512B ～2048B之间。 2
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设一块为一扇，则磁盘块号及其物理三地址之间可 按以下式子转换:
(1)已知块号，则磁盘驱动用的三地址： 柱面号＝[块号/（磁头数×扇区数）] 磁头号＝[(块号 mod(磁头数×扇区数))/扇区数] 扇区号＝(块号 mod(磁头数×扇区数))mod 扇区数
(2)已知磁盘块物理地址，则磁盘块号： 块号＝柱面号×(磁头数×扇区数)＋磁头号 ×扇区数＋扇区号
对象，即寻道时间最短的请求。
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（3）SCAN调度 磁臂从磁盘的一端向另一端移动，同时当磁头移过每个柱面 时，处理位于该柱面上的服务请求。当到达另一端时，磁头 改变移动方向，处理继续进行。磁头在整个磁盘上来回扫描。
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（4）CSCAN调度算法 CSCAN将磁头从磁盘一端移到磁盘的另一端，随着移动而不 断地请求处理。不过，当磁头移到另一端时，它会马上返回 到最里的预访问的磁道，返回时并不处理任何请求。
磁臂移动方向Fra Baidu bibliotek
盘片
枢轴
磁头
移动头硬盘结构示意图
磁臂
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要在磁盘上访问一个扇区，必须给出其柱面号、磁 头号和扇区号，这样才能准确地定位要访问的扇区， 这称为扇区的物理地址，即物理扇区号。由物理扇 区号表示的扇区称为绝对扇区。为了方便，操作系 统通常将其转变为逻辑扇区号加以管理。
编址方式为：在磁道上按扇区号增加，在柱面上按 磁道号增加，对整个磁道从柱面0到最后一个柱面增 加。
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例：设磁盘组共有n个柱面，编号顺序为0、1、2、…、n-1； 共有m个磁头，编号顺序为0、1、2、…、m-1；每个磁道内 的k个信息块从1开始编号，依次为1、2、…、k。现用x表示 逻辑磁盘块号，用a，b，c分别表示任一逻辑磁盘块的柱面 号、磁头号、磁道内块号，则x与a，b，c可通过如下公式进 行转换： x=k*m*a+k*b+c a=(x-1) DIV (k*m) b=((x-1) MOD (k*m)) DIV k c=((x-1) MOD (k*m)) MOD k +1 7
磁道
查找 时间
磁臂
等
待
间 时
向
方 转 旋 磁盘
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磁盘调度算法： （1）先来先服务：按访问请求到达的先后次序服务。
例：假设磁盘访问序列：98，183，37，122，14，124，65， 67。读写头起始位置：53，安排磁头服务序列，计算磁头移 动总距离（道数）。
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（2）最短寻道时间优先 SSTF算法选择与当前磁头位置最近的请求作为下一个服务
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例题: 假设一个磁盘有200个磁道，编号从0～199。当 前磁头正在143道上服务，并且刚刚完成了125道 的请求。如果磁盘访问请求的顺序为： 86、147、91、177、94、150、102、175、130 请计算，按照FCFS、SSTF、SCAN和CSCAN调度算 法来完成上述请求，磁头移动的总量是多少？
磁盘的调度
磁盘访问时间=寻道时间+旋转延迟时间+数据处理时间 寻道时间是磁臂将磁头移动
到包含目标扇区的柱面时间，
旋转延迟时间是磁盘需要将 目标扇区转动到磁头下的时 间，而数据处理时间是指从 磁盘读出数据或向磁盘写入 数据的时间，它的大小与每 次所读写的字节数和旋转速 度有关。
间
时
数
输
据 信
息 传