计算机组成与体系结构--磁盘工作原理

一、磁盘结构与参数

 掌握：1. 磁盘的基本运作的原理（读取一次数据的过程中，磁盘要做哪些动作，会有消耗哪些方面的时间）

     之前的软盘，现在的普通的机械硬盘，都属于磁盘，磁盘的结构是一个环形的盘片，上面涂上特殊的材质用于保存数据，磁盘的结构中盘面保存数据，读取数据要用到专业的设备--磁头，读取时磁头定位移动到相应的磁道（存信息时是存到磁道是上面）上，这过程消耗的时间称为寻道时间。然后是旋转延迟时间，也称为等待时间（等待读写的扇区转到磁头下方所用的时间），

    存取时间 = 寻道时间 + 等待时间（平均定位时间 + 旋转延迟时间）

    平均定位时间一般是磁盘转一圈的时间

   例题：

假设某磁盘的每个磁道划分成11个物理块，每块存放1个逻辑记录。逻辑记录R0，
R1, .. .，R9, R10存放在同一个磁道上，记录的存放顺序如下表所示:

 如果磁盘的旋转周期为33ms ,磁头当前处在R0的开始处。若系统使用单缓冲区顺序处理这些记录，每个记录处理时间为3ms，则处理这11个记录的最长时间为(1) ; 若对信息存储进行优化分布后，处理11个记录的最少时间为(2)。

  ( 1) A.33ms       B.336ms       C .366ms　　D .376ms

  ( 2) A.33ms　　B. 66ms　　C .86ms　　  D .93ms

解答： 磁盘画图如下：

图1

（1）磁头从R0开始，经过3ms就把数据读取出来，数据存入单缓冲区中，就开始对这一数据的处理（3ms），单缓冲区面临的问题是把R0读取到缓冲区之后，磁头到达了R1的开始位置，注意此时不能把R1中的数据读取到缓冲区中，因为此时缓冲区中还存着R0，R0需要3ms的处理时间，它还没处理完所以新的记录进不来，但是磁盘还会继续往前转动（磁盘在处理时不会停，会一直按匀速转动），得到把R0处理完，磁头已经到了R2的开始位置，但此时要处理的是R1的信息，所以磁盘会继续转动一直到R1开始位置，又继续了之前处理R0的步骤：读取--处理--转动，后面的数据除了最后一个都是这样的步骤，由此可以总结到规律：把R0处理完，并且把磁头转到下一个要读取的位置，总共要花 转一圈（33ms）加处理一条记录（3ms）的时间，即33+3=36ms，就是说36ms就完成了把一条记录读取、处理，并且把磁头定位到下一个要处理的记录的开始位置。以此类推，从R0到R9都是这么处理的，所以要乘以10，即36*10=360ms，加上R10的读取（3ms）+处理（3ms）（因为后面没有要处理的记录，就无须加上定位时间） 即6ms。所以总共要花的时间为360+6=366ms, 故（1）选C。

（2）若对信息存储进行优化分布，就是我们最希望的状态，即处理完R0（此时磁头在图1 R2开始位置），磁头就能立即到达R1的开始位置。以此类推得到图2 的分布图，这样就没有任何的时间浪费，总共（3+3）*11=66ms，故选B。

 图2

标签：R0,读取,--,3ms,处理,磁头,磁盘,体系结构
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