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影響機械磁碟速度的因素:尋道時間、旋轉延遲、資料傳輸時間

㈠ 磁軌
以碟片中心為圓心,用不同的半徑,劃分出不同的很窄的圓環形區域,稱為磁軌

㈡ 扇區
磁碟上的每個磁軌被等分為若干個弧段,這些弧段便是磁碟的扇區.扇區是磁碟最小的物理儲存單元

㈢ 柱面
上下一串碟片中,相同半徑的磁軌所組成的一個圓柱型的環壁,就稱為柱面

㈣ 尋道時間
磁頭從開始移動到資料所在磁軌所需要的時間尋道時間越短,I/O操作越快,

 1.磁碟結構圖:

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工作原理圖:

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平均尋道時間是指MO磁光碟機在接收到系統指令後,磁頭從開始移動到資料所在磁軌所需要的平均時間,它是指計算機在發出一個定址命令,到相應目標資料被找到所需時間,單位為毫秒(ms)。它是指磁頭移動到資料所在磁軌需要的時間。在不同的磁頭排程演算法中,有不同的尋道時間。 這裡的尋道時間主要是指
平均尋道時間
,這是衡量MO磁光碟機的一個重要引數,其數值越小,則效能越好。
平均尋道時間實際上是由MO磁光碟機轉速、碟片容量等多個因素綜合決定的一個引數,MO磁光碟機的轉速越快,磁頭在單位時間內所能掃過的盤片面積就越大;而MO磁光碟機的碟片容量越高,其資料記錄密度也越高,磁頭讀寫相同容量的資料時所需要掃過的盤片面積就越小,從而使平均尋道時間減少,從而提高MO磁光碟機效能。我們常以它來描述硬碟讀取資料的能力。平均尋道時間越小,硬碟的執行速率相應也就越快。
一般硬碟的平均尋道時間在7.5~ 14ms。磁碟地址:臺號+柱面號+盤面號+扇區號.。 平均尋道時間實際上是由轉速、單碟容量等多個因素綜合決定的一個引數。一般來說,硬碟的轉速越高,其平均尋道時間就越低;
單碟容量
越大,其平均尋道時間就越低。當單碟片容量增大時,磁頭的尋道動作和移動距離減少,從而使平均尋道時間減少,加快硬碟速度。當然處於市場定位以及噪音控制等方面的考慮,廠商也會人為的調整硬碟的平均尋道時間。 在硬碟上資料是分磁軌、分簇儲存的,經常的讀寫操作後,往往資料並不是連續排列在同一磁軌上,所以磁頭在讀取資料時往往需要在磁軌之間反覆移動,因此平均尋道時間在資料傳輸中起著十分重要的作用。在讀寫大量的小檔案時,平均尋道時間也起著至關重要的作用。在讀寫大檔案或連續儲存的大量資料時,平均尋道時間的優勢則得不到體現,此時單碟容量的大小、轉速、快取就是較為重要的因素。 【重要】============================= 1.尋道時間
磁頭從開始移動到資料所在磁軌所需要的時間,尋道時間越短,I/O操作越快,目前磁碟的平均尋道時間一般在3-15ms、當前伺服器已經可達3ms了。 2.旋轉延遲:碟片旋轉將請求資料所在扇區移至讀寫磁頭下方所需要的時間,旋轉延遲取決於磁碟轉速、當前伺服器已經可達15000rpm。 3.資料傳輸時間:完成傳輸所請求的資料所需要的時間。

小結一下:從上面的指標來看、其實最重要的、或者說、我們最關心的應該只有兩個:尋道時間;旋轉延遲。


讀寫一次磁碟資訊所需的時間可分解為:尋道時間、延遲時間、傳輸時間。為提高磁碟傳輸效率,軟體應著重考慮減少尋道時間和延遲時間。
減少尋道時間是提高磁碟傳輸效率的關鍵。因為“尋道時間”在幾十毫秒時間量級。作業系統磁碟驅動程式可以通過合理排程多道程序對磁碟的訪問請求順序,達到減少磁碟平均服務時間的目的。

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45、(7分)假設計算機系統採用CSCAN(迴圈掃描)磁碟排程策略,使用2KB的記憶體空間記錄16384個磁碟塊的空間狀態

(1)、請說明在上述條件下如何進行磁碟塊空閒狀態管理。

(2)、設某單面磁碟旋轉速度為每分鐘6000轉。每個磁軌有100個扇區,相臨磁軌間的平均移動時間為1ms.

若在某時刻,磁頭位於100號磁軌處,並沿著磁軌號大的方向移動(如下圖所示),磁軌號請求佇列為50.90.30.120.對請求佇列中的每個磁軌需讀取1個隨機分佈的扇區,則讀完這個扇區點共需要多少時間?要求給出計算過程。

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解答:

(1)  2KB =2*1024* 8bit=16384 使用位示圖方法進行磁碟的管理

(2) 每分鐘6000轉,轉一圈時間是0.01是,

同時因為是100個扇區,通過一個扇區的時間是0.0001s

根據SCAN演算法:

現在是100 磁軌 ,我們知道根據 SCAan演算法(中心最近原則):

在這裡我們注意SCAN演算法是單方向的,因為是限定了只能沿著大方向移動、所以得出如下數序:

100-》120》30》50》90

尋道用去時間是:(120-100+(120-30)+(50-30)+(90-50))*1ms

=20+90+20+40

=110+60=170ms

讀取四個扇區是:

//讀取時間,讀一圈加上+通過一圈半徑時間

//注意這個扇區在對面的1/2

(0.01 *0.5 +0.0001)*4

=0.0204 s

=20.4ms

尋道時間加上讀取是 170+20.4=192.4