第23讲设备管理之磁盘存储器管理

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1、第二十三讲设备管理之磁盘存储器管理1磁盘性能简述了解CPU内的寄存器1.1存储器系统的层次结构存储器系统的层次结构如下图所示:每位成本增加容量和存取时间增加4MlM0O层M2•・2层U33层高速缓存主存储器磁盘存储器磁带机注意：磁盘是随机存取、磁带是顺序存取。1.2存储器主要技术指标存储密度-单位长度（磁带）或单位面积（磁盘）磁层表面所存储的二进制信息量存储容量-磁表面存储器所能存储的二进制信息的总量，以字节为单位寻址时间、数据传输率、课码率、价格1.3磁盘介绍目的：-长期存储、断电后存储-容量大、价格低廉，但速度慢-可用在

2、层次存储器的最底层两种主要类型：-软盘、硬盘特点:-使用旋转托盘上的表面磁颗粒來存储数据-可移动的读/写头来访问磁盘硬盘、软盘比较：-硬质托盘（金属铝），面积可以比较大；-由于可被梢确控制，密度可以更高-旋转速度快，传输率高-可以多个盘片组合磁盘结构，如图1.4磁盘性能简述看一下了解数据组织：磁盘结构、磁道、柱面、扇区、磁盘格式化磁盘物理块的地址：柱而号磁头号扇区号磁盘类型：固定头磁盘、移动头磁盘访问时间：由三部分组成：寻道时间、旋转延迟时间、传输吋间。寻道时间：将磁头从当而位置移到指定磁道所经历时间旋转延迟时间：指定扇区移

3、动到磁头下面所经历时间传输时间：将扇区上的数据从磁盘读岀/向磁盘写入数据所经历的时间。infflsit磁盘的格式化:PhysicalPhysicalPhysicalSectorSQor029SectotGapIDFieldGap3Gap1TFaiel051520SynchTrackHeadSectovCRCByte•j#二23IDiel294SynchByteVol1IDavaFieldGap'GapFiolcGap'ielcGap29312922934151520Gap251517Data1512600Bytes/Sec

4、tor2磁盘调度磁盘可供多个进程共享，当有多个进程要求访问磁盘，应采用一种最佳的调度算法，使得各进程对磁盘的平均访问量最小。在访问磁盘的时间屮，主要是寻道时间。因此，磁盘调度的目标是使平均寻道时间最小。2.1先来先服务FIFS思路：按进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。CM100号磁追开妬》祓访冋的下卷动距恋一6磁追号(:磁道败〉5545533391918219072160701501O3811218414.6平均寻追區度,55.3平均寻道长度=移动距离/访问的磁道数特点：简单、较合理，但未对寻道进行优化。2.2最短寻道时间

5、优先SSTF思路：选择从当前磁头位迸所需寻道时间最短的请求。饥饿现象(Starvation)：在最短寻道时间优先算法屮，只要不断有新进程的请求到达，且其所要访问的磁道与磁头当前位置的距离较近，则这个新进程的I/O请求必然优先满足。造成另一个进程的请求始终不能满足。称为饥饿现象。（从1OO号磁道开始〉被访问的下移动距离一个磁道号C磯道数〉901O583255339153811820150132160ioi•■18424平均寻道长度=27.5:特点：寻道性能比FCFS好，但不能保证寻道时间授短，R冇可能引起某些请求的饥饿。2.3

6、扫描算法(SCAN)采用扫描算法，可防止进程出现“饥饿”现彖。思路：磁头从磁盘的一端开始向另一端移动，沿途响应访问请求，肓到到达了磁盘的另一端,此时磁头反向移动并继续响应服务请求。有时也称为电梯算法。其实就是增加了方向啦(从100=磴道开始，向磁道号堵加方問gH被访冋的下—个磴道号移动距离ISO50160101842490945832553391638118、・1201平均寻道长度227.8特点：寻道性能较好，避免了饥饿，但不利于远离磁头一端的访问请求。2.4循环扫描算法思路：规定磁头单向移动示例见课本图5-26P175特点

7、：消除了对两端磁道谙求的不公平。2.5N-STEP-SCAN调度算法1SSTF、SCAN及CSCAN存在的问题…磁臂粘着在SSTF、SCAN及CSCAN儿种调度算法中，可能出现磁怦停留在某处的情况，即-•个进程或某儿个进程反复请求某一磁道，从而垄断了整个磁盘设备，这种现象称为磁臂粘着。2N-STEP-SCAN调度算法将磁盘请求队列分成若干个长度为N的子队列(N是对列中进程的数R),磁盘调度将按FCFS算法依次处理这些子队列，而每一子队列按SCAN算法处理。N=1FCFS算法N很人SCAN算法N取半长度FSCAN算法3磁盘高速

8、缓存(DiskCache)3.1引入目前，由于磁盘的I/O速度远低内存的访问速度，而致使磁盘的I/O成为计算机系统的瓶颈。为提高磁盘的I/O速度，便采用磁盘高速缓存。3.2磁盘高速缓存的形式概念：指内存屮的一部分存储空间，用来暂存从磁盘读出的一系列盘块屮的信息。所以它是一组在逻辑上属于磁盘