【期末复习】四、设备管理

1.大容量存储

机械硬盘HDD

基于机械结构的磁性存储设备，用于存储和检索数字信息。

非易失性存储器NVM——固态硬盘SSD

主要的NVM的基础硬盘的话就是一个固态硬盘SSD。

基于闪存技术的存储设备，通过半导体存储芯片存储数据，无机械部件，性能更高更可靠。

HDD调度

先来先服务（FCFS）按进程请求访问磁盘的先后顺序调度。若磁头初始位置为 100 号磁道，访问 55、58、39、18、90、160、150、38、184 号磁道时，磁头共移动 498 个磁道，响应一个请求平均移动 55.3 个磁道。优点是公平，若请求磁道集中性能尚可；缺点是请求分散时寻道时间长，性能差。

最短寻道时间优先（SSTF）优先处理与当前磁头最近的磁道请求。如磁头初始位置 53，访问 98、183、37、122、14、124、65、67 号磁道时，磁头共移动 236 个磁道，响应一个请求平均移动 27.5 个磁道。优点是性能较好，平均寻道时间短；缺点是可能产生 “饥饿” 现象，如 150、160、184 号磁道请求可能因 18、38 号磁道请求不断而得不到满足。

扫描算法（SCAN）磁头从磁盘一端向另一端移动，处理沿途请求，到达另一端后反向移动继续处理。如磁头初始位置 100 且向右移动，访问 55、58、39、18、90、160、150、38、184 号磁道时，磁头共移动 282 个磁道，响应一个请求平均移动 31.3 个磁道。优点是性能较好，平均寻道时间较短，不会产生饥饿现象；缺点是只有到最边磁道才能改变方向，且对各位置磁道响应频率不平均。

循环扫描算法（C - SCAN）磁头从一端到另一端移动并处理请求，到达另一端后立即返回起始端，途中不处理请求，将磁道视为循环列表。其提供更均匀等待时间，可减少磁头移动方向改变次数，但响应频率不平均问题仍存在。

LOOK

C-LOOK

NVM

硬盘的初始化

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)

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)

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)

2.I/O设备的分类

字符设备：如GPIO，键盘/鼠标，串口等（种都属于自主设备）

块设备：如磁盘驱动器，磁带驱动器，光驱等（其实就是相当于是存储设备）

网络设备：如Ethernet，WiFi，UWB，Bluetooth 等