影响机械磁盘速度的因素：寻道时间、旋转延迟、数据传输时间

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.扇区是磁盘最小的物理存储单元

㈢ 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

 

㈣ 寻道时间
磁头从开始移动到数据所在磁道所需要的时间寻道时间越短，I/O操作越快，

 1.磁盘结构图：

 

 

工作原理图：

 

平均寻道时间是指MO磁光盘机在接收到系统指令后，磁头从开始移动到数据所在 磁道所需要的平均时间，它是指计算机在发出一个寻址命令，到相应目标数据被找到所需时间，单位为毫秒(ms)。它是指磁头移动到数据所在磁道需要的时间。在不同的磁头调度算法中，有不同的寻道时间。

这里的寻道时间主要是指 平均寻道时间 ，这是衡量MO磁光盘机的一个重要参数，其数值越小，则性能越好。

平均寻道时间实际上是由MO磁光盘机转速、盘片容量等多个因素综合决定的一个参数，MO磁光盘机的转速越快，磁头在单位时间内所能扫过的盘片面积就越大；而MO磁光盘机的盘片容量越高，其数据记录密度也越高，磁头读写相同容量的数据时所需要扫过的盘片面积就越小，从而使平均寻道时间减少，从而提高MO磁光盘机性能。我们常以它来描述硬盘读取数据的能力。平均寻道时间越小，硬盘的运行速率相应也就越快。

一般硬盘的平均寻道时间在7.5～ 14ms。磁盘地址：台号+柱面号+盘面号+扇区号.。

平均寻道时间实际上是由转速、 单碟容量等多个因素综合决定的一个参数。一般来说，硬盘的转速越高，其平均寻道时间就越低； 单碟容量越大，其平均寻道时间就越低。当单碟片容量增大时，磁头的寻道动作和移动距离减少，从而使平均寻道时间减少，加快硬盘速度。当然处于市场定位以及噪音控制等方面的考虑，厂商也会人为的调整硬盘的平均寻道时间。

在硬盘上数据是分 磁道、分簇存储的，经常的读写操作后，往往数据并不是连续排列在同一磁道上，所以磁头在读取数据时往往需要在磁道之间反复移动，因此平均寻道时间在数据传输中起着十分重要的作用。在读写大量的小文件时，平均寻道时间也起着至关重要的作用。在读写大文件或连续存储的大量数据时，平均寻道时间的优势则得不到体现，此时 单碟容量的大小、转速、缓存就是较为重要的因素。

【重要】=============================

1.寻道时间： 磁头 从开始移动到数据所在 磁道 所需要的时间， 寻道时间越短，I/O操作越快，目前磁盘的平均寻道时间一般在3－15ms、当前服务器已经可达3ms了。

2.旋转延迟： 盘片旋转将请求数据所在 扇区 移至读写 磁头 下方所需要的时间， 旋转延迟取决于 磁盘转速、当前服务器已经可达15000rpm。

3.数据传输时间：完成传输所请求的数据所需要的时间。

小结一下：从上面的指标来看、其实最重要的、或者说、我们最关心的应该只有两个：寻道时间；旋转延迟。

读写一次磁盘信息所需的时间可分解为：寻道时间、延迟时间、传输时间。为提高磁盘传输效率，软件应着重考虑减少寻道时间和延迟时间。

减少寻道时间是提高磁盘传输效率的关键。因为“寻道时间”在几十毫秒时间量级。操作系统磁盘驱动程序可以通过合理调度多道进程对磁盘的访问请求顺序，达到减少磁盘平均服务时间的目的。

 ==============================================================================================

45、（7分）假设计算机系统采用CSCAN（循环扫描）磁盘调度策略，使用2KB的内存空间记录16384个磁盘块的空间状态

（1）、请说明在上述条件下如何进行磁盘块空闲状态管理。

（2）、设某单面磁盘旋转速度为每分钟6000转。每个磁道有100个扇区，相临磁道间的平均移动时间为1ms.

若在某时刻，磁头位于100号磁道处，并沿着磁道号大的方向移动（如下图所示），磁道号请求队列为50.90.30.120.对请求队列中的每个磁道需读取1个随机分布的扇区，则读完这个扇区点共需要多少时间？要求给出计算过程。

解答:

（1）  2KB =2*1024* 8bit=16384 使用位示图方法进行磁盘的管理

（2） 每分钟6000转，转一圈时间是0.01是，

同时因为是100个扇区，通过一个扇区的时间是0.0001s

根据SCAN算法：

现在是100 磁道 ，我们知道根据 SCAan算法（中心最近原则）：

在这里我们注意SCAN算法是单方向的，因为是限定了只能沿着大方向移动、所以得出如下数序：

100-》120》30》50》90

寻道用去时间是：（120-100+(120-30)+(50-30)+(90-50)）*1ms

=20+90+20+40

=110+60=170ms

读取四个扇区是：

//读取时间，读一圈加上+通过一圈半径时间

//注意这个扇区在对面的1/2

（0.01 *0.5 +0.0001）*4

=0.0204 s

=20.4ms

寻道时间加上读取是 170+20.4=192.4

 

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.扇区是磁盘最小的物理存储单元

㈢ 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

 

㈣ 寻道时间
磁头从开始移动到数据所在磁道所需要的时间寻道时间越短，I/O操作越快，

 1.磁盘结构图：

 

 

工作原理图：

 

平均寻道时间是指MO磁光盘机在接收到系统指令后，磁头从开始移动到数据所在 磁道所需要的平均时间，它是指计算机在发出一个寻址命令，到相应目标数据被找到所需时间，单位为毫秒(ms)。它是指磁头移动到数据所在磁道需要的时间。在不同的磁头调度算法中，有不同的寻道时间。

这里的寻道时间主要是指 平均寻道时间 ，这是衡量MO磁光盘机的一个重要参数，其数值越小，则性能越好。

平均寻道时间实际上是由MO磁光盘机转速、盘片容量等多个因素综合决定的一个参数，MO磁光盘机的转速越快，磁头在单位时间内所能扫过的盘片面积就越大；而MO磁光盘机的盘片容量越高，其数据记录密度也越高，磁头读写相同容量的数据时所需要扫过的盘片面积就越小，从而使平均寻道时间减少，从而提高MO磁光盘机性能。我们常以它来描述硬盘读取数据的能力。平均寻道时间越小，硬盘的运行速率相应也就越快。

一般硬盘的平均寻道时间在7.5～ 14ms。磁盘地址：台号+柱面号+盘面号+扇区号.。

平均寻道时间实际上是由转速、 单碟容量等多个因素综合决定的一个参数。一般来说，硬盘的转速越高，其平均寻道时间就越低； 单碟容量越大，其平均寻道时间就越低。当单碟片容量增大时，磁头的寻道动作和移动距离减少，从而使平均寻道时间减少，加快硬盘速度。当然处于市场定位以及噪音控制等方面的考虑，厂商也会人为的调整硬盘的平均寻道时间。

在硬盘上数据是分 磁道、分簇存储的，经常的读写操作后，往往数据并不是连续排列在同一磁道上，所以磁头在读取数据时往往需要在磁道之间反复移动，因此平均寻道时间在数据传输中起着十分重要的作用。在读写大量的小文件时，平均寻道时间也起着至关重要的作用。在读写大文件或连续存储的大量数据时，平均寻道时间的优势则得不到体现，此时 单碟容量的大小、转速、缓存就是较为重要的因素。

【重要】=============================

1.寻道时间： 磁头 从开始移动到数据所在 磁道 所需要的时间， 寻道时间越短，I/O操作越快，目前磁盘的平均寻道时间一般在3－15ms、当前服务器已经可达3ms了。

2.旋转延迟： 盘片旋转将请求数据所在 扇区 移至读写 磁头 下方所需要的时间， 旋转延迟取决于 磁盘转速、当前服务器已经可达15000rpm。

3.数据传输时间：完成传输所请求的数据所需要的时间。

小结一下：从上面的指标来看、其实最重要的、或者说、我们最关心的应该只有两个：寻道时间；旋转延迟。

读写一次磁盘信息所需的时间可分解为：寻道时间、延迟时间、传输时间。为提高磁盘传输效率，软件应着重考虑减少寻道时间和延迟时间。

减少寻道时间是提高磁盘传输效率的关键。因为“寻道时间”在几十毫秒时间量级。操作系统磁盘驱动程序可以通过合理调度多道进程对磁盘的访问请求顺序，达到减少磁盘平均服务时间的目的。

 ==============================================================================================

45、（7分）假设计算机系统采用CSCAN（循环扫描）磁盘调度策略，使用2KB的内存空间记录16384个磁盘块的空间状态

（1）、请说明在上述条件下如何进行磁盘块空闲状态管理。

（2）、设某单面磁盘旋转速度为每分钟6000转。每个磁道有100个扇区，相临磁道间的平均移动时间为1ms.

若在某时刻，磁头位于100号磁道处，并沿着磁道号大的方向移动（如下图所示），磁道号请求队列为50.90.30.120.对请求队列中的每个磁道需读取1个随机分布的扇区，则读完这个扇区点共需要多少时间？要求给出计算过程。

解答:

（1）  2KB =2*1024* 8bit=16384 使用位示图方法进行磁盘的管理

（2） 每分钟6000转，转一圈时间是0.01是，

同时因为是100个扇区，通过一个扇区的时间是0.0001s

根据SCAN算法：

现在是100 磁道 ，我们知道根据 SCAan算法（中心最近原则）：

在这里我们注意SCAN算法是单方向的，因为是限定了只能沿着大方向移动、所以得出如下数序：

100-》120》30》50》90

寻道用去时间是：（120-100+(120-30)+(50-30)+(90-50)）*1ms

=20+90+20+40

=110+60=170ms

读取四个扇区是：

//读取时间，读一圈加上+通过一圈半径时间

//注意这个扇区在对面的1/2

（0.01 *0.5 +0.0001）*4

=0.0204 s

=20.4ms

寻道时间加上读取是 170+20.4=192.4