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  • 磁盘容量大,价格低,存取速度快,断电信息后不丢失,可随机存取,因此成为计算机系统中最主要的...在硬磁盘系统中,盘面号又叫磁头号,因为每一个有效盘面都有一个对应的读写磁头。 2)磁道、扇区 下图显示的...

       磁盘容量大,价格低,存取速度快,断电信息后不丢失,可随机存取,因此成为计算机系统中最主要的文件存储设备。磁盘系统的可靠性及其I/O速度的高低,将直接影响到文件操作的效率。

    1)盘面

    磁盘每一个盘片都有两个盘面,即上、下两个盘面,都可以用来存储数据。每一个有效盘面都有一个盘面号。在硬磁盘系统中,盘面号又叫磁头号,因为每一个有效盘面都有一个对应的读写磁头。

    2)磁道、扇区

    下图显示的是一个盘面,盘面中一圈圈灰色同心圆为一条条磁道,从圆心向外画直线,可以将磁道划分为若干个弧段,每个磁道上一个弧段被称之为一个扇区(图示绿色部分)。扇区是磁盘的最小组成单元,通常是512字节。(由于不断提高磁盘的大小,部分厂商设定每个扇区的大小是4096字节)

    3)柱面

    硬盘通常由重叠的一组盘片构成,每个盘面都被划分为数目相等的磁道,并从外缘的“0”开始编号,具有相同编号的磁道形成一个圆柱,称之为磁盘的柱面。

    所以读取磁盘必须要获取这块待读扇区对应的柱面号(cylinder)、磁头号(head)、扇区号(sector)。

    磁盘访问时间=寻道时间+旋转时间+传输时间

    寻道时间:把磁头从当前位置移动到指定的磁道所需要的时间。

    通常表示为:T=m*n+s

    s为启动磁臂的时间;m为移动一条磁道所需要的时间;n为需要移动的磁道数。

    寻道是做直线运动,所耗时间较多,通常为8~12ms。

    旋转时间:欲访问扇区旋转到磁头下面所需要的时间,通常可以认为是半周旋转时间,大约为4ms。

    传输时间:把数据从磁盘读出或向磁盘写入所需要的时间,通常为0.3ms。

    所以可以发现,磁盘访问主要时间是寻道时间。为了能改善磁盘的访问速度,引入了盘块的概念。盘块就是若干个扇区,系统每一次读取磁盘,不是一次性读取一个扇区,而是读取一个盘块(也就是若干个扇区),这样能改进磁盘访问的效率。当然这也有一个缺点,是以空间牺牲来换取时间上的改进,盘块的大小尺寸会造成一些碎片。

    扇区是磁盘最小的物理存储单元,一般而言是每个扇区512B大小,但是操作系统通常不直接管理每一个扇区,而是通过将若干个扇区组成的一个更大的集合来去进行操作管理。这个比扇区更大的集合,在Windows下叫做;在Linux下叫做(block)

     

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  • 要求可定制磁盘请求序列长度、磁头起始位置、磁头移动方向。 测试:假设磁盘访问序列:98,183,37,122,14,124,65,67;读写头起始位置:53,方向:磁道增加的方向。输入此类数据后,程序按照选定的算法,自动给...
  • 磁头指的是通过磁性原理读取磁性介质上数据的部件。 硬盘磁头,是硬盘读取数据的...先来先服务算法根据磁盘请求的时间先后进行调度,因而可能随时改变磁头方向。而电梯调度、循环扫描算法均限制磁头的移动方向。 ...
    • 磁头指的是通过磁性原理读取磁性介质上数据的部件。 硬盘磁头,是硬盘读取数据的关键部件。

    • 先来先服务算法根据磁盘请求的时间先后进行调度,因而可能随时改变磁头方向。而电梯调度、循环扫描算法均限制磁头的移动方向。

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  • 磁头读取一块的内容(也就是一个扇区的内容)后,需要一小段时间处理,而盘片又在不停地旋转因此,如果2、3号扇区相邻着排列,则读完2号扇区后无法连续不断地读入3号扇区必须等盘片继续旋转, 3号扇区再次划过磁头,...

    一、读写操作时间

    • 假设要连续读取橙色区域的 2、3、4扇区:
      磁头读取一块的内容(也就是一个扇区的内容)后,需要一小段时间处理,而盘片又在不停地旋转因此,如果2、3号扇区相邻着排列,则读完2号扇区后无法连续不断地读入3号扇区必须等盘片继续旋转, 3号扇区再次划过磁头,才能完成扇区读入。
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    • 结论:磁头读入一个扇区数据后需要一小段时间处理,如果逻辑上相邻的扇区在物理上也相邻,则读入几个连续的逻辑扇区,可能需要很长的“延迟时间”

    (一)减少延迟时间的方法:交替编号

    • 若采用交替编号的策略,即让逻辑上相邻的扇区在物理上有一定的间隔,可以使读取连续的逻辑扇区所需要的延迟时间更小。
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    (二)磁盘地质结构的设计

    1. 思考:为什么?磁盘的物理地址是(柱面号,盘面号,扇区号)而不是(盘面号,柱面号,扇区号)?

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    • 结论:读取地址连续的磁盘块时,采用(柱面号,盘面号,扇区号)的地址结构可以减少磁头移动消耗的时间

    (三)减少延迟时间的方法:错位命名

    1. 方案一:若相邻的盘面相对位置相同处扇区编号相同

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    2. 方案二:错位命名

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    二、磁盘的管理

    (一)磁盘初始化

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    • Step 1:进行低级格式化(物理格式化),将磁盘的各个磁道划分为扇区。一个扇区通常可分为 头、数据区域(如512B大小)、尾 三个部分组成。管理扇区所需要的各种数据结构一般存放在头、尾两个部分,包括扇区校验码(如奇偶校验、CRC循环冗余校验码等,校验码用于校验扇区中的数据是否发生错误)
    • Step 2:将磁盘分区,每个分区由若干柱面组成(即分为我们熟悉的 C盘、D盘、E盘)
    • Step 3:进行逻辑格式化,创建文件系统。包括创建文件系统的根目录、初始化存储空间管理所用的数据结构(如 位示图、空闲分区表)

    (二)引导块

    • 计算机开机时需要进行一系列初始化的工作,这些初始化工作是通过执行初始化程序(自举程序)完成的
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    • 初始化程序程序(自举程序)放在ROM中存在什么问题?
    • 万一需要更新自举程序,将会很不方便,因为ROM中的数据无法更改。如何解决呢?
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    (三)坏块的管理

    • 坏了、无法正常使用的扇区就是“坏块”。这属于硬件故障,操作系统是无法修复的。应该将坏块标记出来,以免错误地使用到它.
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  • 磁盘访问时间计算

    万次阅读 多人点赞 2016-10-21 14:15:45
    通常磁盘数据访问时间计算分为三个部分(实际上是四个,但是启动时间不加说明时忽略不计): 寻道时间,也称寻找时间磁头移动到指定磁道需要的时间 延迟时间磁头定位到某一磁道的扇区所需要的时间 传输时间:从...

    通常磁盘数据访问时间计算分为三个部分(实际上是四个,但是启动时间不加说明时忽略不计):

    • 寻道时间,也称寻找时间:磁头移动到指定磁道需要的时间
    • 延迟时间:磁头定位到某一磁道的扇区所需要的时间
    • 传输时间:从磁盘读出或者写入经历的时间

    值得强调的是,寻找磁道的时间是最大的影响因子,因此各种调度算法目的都是为了优化寻道的时间。盘面上密密麻麻的同心圆,找到需要的那个想来就很费时间,再加上访问的数据不必在相邻或相近磁道,因此如何降低总的寻道时间是我们关注的重点。

    一旦找磁道的问题得到了解决,那么在道上寻找扇区也不会那么难了。最多是转一圈就可以找到,最少是进到道上就是需要的扇区。因此平均是转半圈的时间。

    而读取磁道上的数据耗时计算,我们通常是简化了的,即读一个磁道的数据耗时就是转动一圈的时间。

    实际上,为了达到这个效果,需要的策略是扇区的交错编号。为什么呢,因为读完一个扇区,就需要一点时间休息调整一下。机器也要缓冲,不能连续不断工作。

    连续编号是指,读取的扇区是0,1,2,3…编号时它们不相邻,隔着一段能够修整好的时间,通常隔一个扇区即可。这样读取一圈磁道需要耗时并不是转一圈的时间,而是两圈。但是我们计算时还是简化了,也不考虑背后的设计逻辑,简单考虑为,可以连续工作。

    背后的设计与妥协可以思考一下,计算本身还是依据简化的模型来。

    因此总的时间可以简单记为:寻道+转半圈寻找扇区+读取。

    看一个例子,这里需要注意的是转速的单位。我们通常用r转/s,但是不排除有些故意挖坑,设置为r s/转。因此要留心。

    已知某磁盘的平均转速是r秒/转,平均寻找时间是T秒,每个磁道可以存储的字节数是N,现在向该磁盘写入b字节的数据,采用随机寻道的方法,每道的所有扇区组成一个簇,其平均访问时间是(r+T)b/N.

    推导:寻道时间已经告知为T, 现在需要读出b字节,随机读写,则需要的磁道数是b/N。
    那么寻道的总时间是:bT/N.
    因为一个道就作为一个簇,不用涉及寻找扇区时间,因此读写总时间就是:rb/N.

    因此总时间就是(r+T)b/N。

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  • 磁头(head) 磁道(track) 扇区(sector) 柱面(cylinder) 盘片 片面 和 磁头 硬盘中一般会有多个盘片组成,每个盘片包含两个面,每个盘面都对应地有一个读/写磁头。受到硬盘整体体积和生产成本的限制,...
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  • 磁盘寻道时间计算

    千次阅读 2017-12-30 00:47:00
    磁盘寻道时间计算 博客分类: 算法 ㈠ 磁道 以盘片中心为圆心,用不同的半径,划分出不同的很窄的圆环形区域,称为磁道 ㈡ 扇区 磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段,这些弧段便是磁盘的扇区.扇区是磁盘...
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  • 磁盘调度模拟

    2018-01-26 16:49:33
     可以随机输入磁道请求序列,当前磁头位置和磁头移动方向,支持先来先服务、最短寻道时间优先、扫描、循环扫描调度算法,能够输出磁头移动经过的磁道序列。具体信息见测试用例格式说明。 测试用例格式如下: 输入...
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  • 所谓磁盘就是我们传统所说的硬盘,但是如今的硬盘分成两种,一种是机械硬盘,一种是固态硬盘,固态硬盘的读写速度比机械硬盘快很多,价格也贵非常多,在这个文章中我先讲述一下传统的磁盘的存储结构。 传统的磁盘...
  • 磁盘寻道时间

    千次阅读 2016-07-14 16:26:58
    当前磁盘读写位于柱面号20,此时有多个磁盘请求,以下列柱面号顺序送至磁盘驱动器:10、22、20、2、40、6、38。寻道(Track)时,移动一个柱面需6ms,按下列算法计算所需寻道时间(柱面移动顺序及所需时间,总寻道...
  • 磁盘

    2019-08-13 22:45:08
    6、简单总结一下磁头===材料决定磁盘的速度和质量 7、简单总结一下磁盘===材料决定存储密度和速度 8、简单总结一下主轴===决定磁盘的读写性能 9、简单总结一下接口===决定磁盘的读取速率 1...
  • 磁盘平均存取时间

    千次阅读 2019-12-15 14:34:47
    平均存取时间 = 寻道时间 + 旋转延迟时间磁头定位到所在扇区的时间)+ 传输时间 平均寻道时间与平均旋转延迟时间之和称为平均存取时间(average access time) 扇区 磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段,这些弧段...
  • 磁头(head) 磁道(track) 扇区(sector) 柱面(cylinder) 盘片 片面 和 磁头 硬盘中一般会有多个盘片组成,每个盘片包含两个面,每个盘面都对应地有一个读/写磁头。受到硬盘整体体积和生产成本的限制,盘片...
  • 磁盘会转起来,让目标扇区从磁头下面划过,才能完成对扇区的读/写操作。 (三)盘面、柱面的概念 (四)磁盘的物理地址 可用(柱面号,盘面号,扇区号)来定位任意一个“磁盘块”。在“文件的物理结构”小节中,...
  • 含本人实验报告,有具体流程图,实验课上写的,有更好的想法可以提出,大家一起学习,赚点积分不容易 C语言编写,调试过可运行,含实验...实验7,磁盘调度算法(一)——先来先服务(FCFS)和最短寻道时间优先(SSTF)
  • 今天复习了一下计算机组成原理,重新温习了一下磁盘,发现有许多知识点不记得了,于是写个笔记增强一下记忆。 磁盘的基本参数有: 磁头(head)磁头固定在可移动的机械臂上,用于读写数据。现代硬盘都是双面可读写...
  • 机械磁盘的三种时间

    2019-01-23 09:03:47
    寻道时间 磁头移动到数据所在磁道的时间 旋转延迟 数据所在扇区旋转至磁头下方的时间 传输时间 数据传输所需时间
  • 磁盘(Disk)是由表面涂有磁性物质的金属或塑料构成的圆形盘片,通过一个称为磁头 的导体线圈从磁盘中存取数据。在读/写操作期间,磁头固定,磁盘在下面高速旋转。如图 4-23所示,磁盘的盘面上的数据存储在一组同心圆...
  • 操作系统中的,4种寻道算法。FCFS(先来先服务) SSTF(最短寻道时间) SCAN(扫描算法) CSCAN(循环扫描法)
  • 磁盘做随机存取的时间短于磁带的,但记录容量及每比特价格方面则不如磁带。因而,在容量较小并且需要经常性地做随机存取时,多采用磁盘记录器。目前除通用微机都配有磁盘记录器外,不少微机化测试仪也已把它作为组成...
  • 磁盘读取数据时间

    2014-09-25 10:48:00
    数据存储在磁盘上的排列方式会影响I/O服务的总时间 假设每磁道划分成10个物理块,每块存放1个逻辑记录。逻辑记录R!个逻辑记录。逻辑记录R1,R2,﹍﹍ ,R10存放在同一个磁道上,记录的安排顺序如下表所示: 物理...
  • 磁盘调度算法介绍

    千次阅读 2018-05-05 14:56:08
    由于有时候这些进程的发送请求的速度比磁盘响应的还要快,因此我们有必要为每个磁盘设备建立一个等待队列,常用的磁盘调度算法有以下四种:先来先服务算法(FCFS),最短寻道时间优先算法(SSTF),扫描算法(SCAN)...
  • 1.磁道 以盘片中心为圆心,用不同的半径,划分出不同的很窄的圆环形区域,称为磁道。 2.柱面 上下一串盘片中,相同半径的磁道所组成的一个圆柱型的环壁,就称为柱面。 ...磁盘上的每个磁道被等分为若干个...磁头...
  • 一、一次磁盘读/写操作需要的时间 ①寻找时间(寻道时间)Ts:在读/写数据前,需要将磁头移动到指定磁道所花费的时间。...②延迟时间TR(转动磁盘时间):通过旋转磁盘,使磁头定位到目标扇区所需要的时间。设磁...
  • CHS全称:Cylinder-Head-Sector即柱面/磁头/扇区 寻址方式,是早期IBM PC架构上用来进行磁盘寻址的方法。 来张图 下面分别介绍C, H, S 首先是C:Cylinder译为柱面,即一个圆柱的切面,切成一个空心柱形,切记...

空空如也

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