前言

本文简述操作系统中有关磁盘的相关知识点，作为软件设计师考试资料复习

基础

磁盘管理是指对计算机中的磁盘进行有效地管理和使用的过程。磁盘管理包括以下方面：

磁盘分区：将硬盘划分成一个或多个逻辑分区，每个分区可以在操作系统中被单独处理。分区可以根据需求进行大小调整，以满足不同的存储需求。

磁盘格式化：对分区进行格式化，以建立文件系统，并为存储数据做好准备。格式化可以选择不同的文件系统类型，如FAT32、NTFS等。

磁盘分配和文件管理：在文件系统中进行文件和文件夹的创建、编辑、删除等操作。磁盘分配涉及到如何有效地存储和管理文件，以及如何分配空间以满足不同文件的需求。

磁盘故障检测和修复：监测磁盘运行状态，及时发现磁盘故障，并采取相应的措施进行修复或替换。磁盘故障可能包括物理故障（如磁头损坏）和逻辑故障（如文件系统损坏）。

磁盘性能优化：通过调整磁盘缓存、磁盘读写策略等参数，来提升磁盘的读写速度和性能。这可以包括使用高速缓存技术、磁盘碎片整理等方式。

知识点

存取时间=寻道时间+等待时间

读取磁盘数据的时间应包括以下三个部分：

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

磁盘调度算法

1. 先来先服务（谁先申请先服务谁）
2. 最短寻道时间优先（申请时判断与磁头当前位置的距离，谁短先服务谁）
3. 扫描算法（电梯算法，双向扫描，来回运动）
4. 循环扫描（单向扫描，向一个方向运动，到头了回到起点）

实例

1.1读取磁盘数据计算时间

某磁盘有100个磁道，磁头从一个磁道移至另一个磁道需要6ms。文件在磁盘上非连续存放，逻辑上相邻数据块的平均距离为10个磁道，每块的旋转延迟时间及传输时间分别为100ms和20ms，则读取一个100块的文件需要（18000）ms

相关解析

存取时间=寻道时间+等待时间
依题意得：
寻道时间：6*10
等待时间：100
数据传输时间：20
读取数据块：100

总时间：（6*10+100+20）*100=18000

1.2磁盘调度算法

假设磁盘臂位于15号柱面上，进程的请求序列如下表所示，如果采用最短移臂调度算法，那么系统的响序列为（5、1、2、4、3、6）

相关解析

最短移臂调度算法=优先响应距离最近磁道申请

1. 此时距离15号柱面最近的柱面是12号柱面，请求序列为1或5
2. 此时距离12号柱面最近的柱面是19号柱面，请求序列2或4
3. 此时距离19号柱面最近的柱面是23号柱面，请求序列2
4. 此时距离23号柱面最近的柱面是28号柱面，请求序列6

1.3单双缓冲区

假设磁盘与缓冲区大小相同，每个盘块读入缓冲区的时间为10μs，由缓冲区送至用户区的时间为5μs，系统对每个磁盘块数据的处理时间为2μs.若用户需要将大小为10个磁盘块的Docl文件逐块从磁盘读入缓冲区，并送至用户区进行处理，那么采用单缓冲区需要花费的时间为（152）μs；采用双缓冲区需要花费的时间为（107）μs

相关解析

在处理过程中，如果有关于缓冲区的使用，需要了解对于单缓冲区每次只能被一个进程使用，及向缓冲区传输数据的时候不能从缓冲区读取数据，反之亦然

单缓冲区
过程划分：

1. 读入缓冲区（在送至用户区前不能拆分）
2. 数据处理

执行时间：（15+2）+9*15=152

双缓冲区
过程划分：

1. 读入缓冲区
2. 送至用户区（由于是双缓冲区，可以并发执行）
3. 数据处理

执行时间：（10+5+2）+9*10=107

1.4磁盘基础知识

若磁盘的转速提高一倍，则（C）

• A.平均存取时间减半
• B.平均寻道时间加倍
• C.旋转等待时间减半
• D.数据传输速率加倍

相关解析

1. 磁盘的平均存取时间、数据传输速率与磁盘转速以及移臂调度时间都相关，无法直接通过磁盘的转速提高一倍就直接提高效率
2. 磁盘的平均寻道时间与移臂调度相关，与磁盘转速无关
3. 磁盘的旋转延迟时间只与磁盘转速相关，转速提高一倍，时间减半