软考中级 软件设计师 第二章 第六节 磁盘管理

目录

1、磁盘读取时间

2、移臂调度算法

3、关于缓冲区和时间

3.1、单缓冲区

3.2、双缓冲区

4、I/O管理软件

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1、磁盘读取时间

每一个磁盘都是由磁道和扇区组成，最外一层被称为0磁道。

想要寻找到某个数据，就要从磁道开始寻找，扇区会自己旋转，这样一定能找到自己要找的数据，只是需要进行等待，因此，存取时间的计算公式为：

存取时间=寻道时间+等待时间

寻道时间：磁头移动到磁道所需的时间。

等待时间：等待读写的扇区转到磁头下方所用的时间。

因此，读取磁盘数据的时间应当包含一下三个部分：

1. 寻找磁道的时间。
2. 寻找块（扇区）的时间，即旋转延迟时间
3. 传输时间

磁盘读取时间=块数×（间隔磁道数×寻找磁道的时间+旋转延迟时间+传输时间）

这只是最简单的时间算法。

2、移臂调度算法

移臂调度算法是节省时间的另外一种方式。

1. 先来先服务（FCFS）
2. 最短寻道时间优先（SSTF）
3. 扫描算法（SCAN）又叫电梯算法，是双向扫描，即从最内到最外，再从最外到最内
4. 循环扫描（CSCAN）算法，单向扫描

3、关于缓冲区和时间

在传输过程中有缓冲区参与的时候，情况可能会有些不同。

3.1、单缓冲区

每一个缓冲区都是阻塞的，这意味着单缓冲区会导致资源无法被同时获取，换言之，就是在进入缓冲区之前和进入缓冲区之后的相邻步骤中，时间是固定消耗的，cpu无法同时处理。但除此之外的步骤却可以同时进行。

举个例子：

假设磁盘和缓冲区大小相等，每个盘快读入缓冲区的时间为15us，由缓冲区送至用户去的时间是5us，在用户去内系统对每块数据的处理时间为1us，若用户需要将10个磁盘块的doc1文件逐块从磁盘读入缓冲区，并送至用户区进行处理，那么单缓冲区情况下，需要花费多少时间？

在这个例子中，每一个块经过缓冲区时，必然会消耗的时间是15+5，送过去后，系统可以在读取数据的同时继续向缓冲区发送数据，所以这读取的1us时间其实是被包含在所有的传输时间内的，只有最后一次传输是需要单独消耗一部分时间，这就是一个流水线的计算。

因此，最后的计算结果是（15+5+1）+（15+5）×（10-1）

3.2、双缓冲区

双缓冲区并不意味着两个缓冲区可以同时使用，但相对应的，缓冲区A在输入时，缓冲区B就可以进行输出，这样整个缓冲区读取数据的时间就被压缩了。

举个例子：

假设磁盘和缓冲区大小相等，每个盘快读入缓冲区的时间为15us，由缓冲区送至用户去的时间是5us，在用户去内系统对每块数据的处理时间为1us，若用户需要将10个磁盘块的doc1文件逐块从磁盘读入缓冲区，并送至用户区进行处理，那么双缓冲区情况下，需要花费多少时间？

正如单缓冲区的时间被划分成15+5和1两块，双缓冲区的时间被划分为了15,5和1三块，三块时间在做流水线时间计算时，就是（1+5+15）+15×（10-1）

4、I/O管理软件

只需要记住层次即可

用户进程

设备无关程序

设备驱动程序

中断处理程序

硬件