这个是与第四章顺接着学习比较好,故第五章先学这个。
第四章文件管理的题目经常和磁盘一起综合考察。
1.磁盘的结构
简单看看即可,不是重点,计组外部存储器也是学过。
1.1磁盘、磁道、扇区
磁盘的盘面被划分成一个个磁道。 这些磁性物质来记录二进制数据这样的一个“圈”就是一个磁道
一个磁道又被划分成一个个扇区,每个扇区就是一个 “磁盘块”。各个扇区存放的数据量相同(如1KB)
最内侧磁道上的扇区面积最小,因此数据密度最大。
1.2如何在磁盘中读/写数据
需要把“磁头”移动到想要读/写的扇区所在的磁道。 磁盘会转起来,让目标扇区从磁头下面划过,才能完成对扇区的读/写操作。
1.3盘面、柱面
1.4磁盘的物理地址
可用(柱面号,盘面号,扇区号)来定 位任意一个“磁盘块”。
1.5磁盘的分类
磁头可以移动的称为活动头磁盘。磁臂可以来回伸缩来带动磁头定位磁道
磁头不可移动的称为固定头磁盘。这种磁盘中每个磁道有一个磁头。
盘片可以更换的称为可换盘磁盘。
盘片不可更换的称为固定盘磁盘。
2.磁盘调度算法
2.1一次磁盘读/写操作需要的时间
寻找时间(寻道时间)TS:在读/写数据前,将磁头移动到指定磁道所花的时间。
①启动磁头臂是需要时间的。假设耗时为 s;
②移动磁头也是需要时间的。假设磁头匀速移动,每跨越一个磁道耗时为 m,总共需要跨越 n 条磁道。则:
寻道时间 TS = s + m*n
延迟时间TR:通过旋转磁盘,使磁头定位到目标扇区所需要的时间。设磁盘转速为 r (单位:转/秒,或 转/分),则 平均所需的延迟时间 TR = (1/2)*(1/r) = 1/2r
传输时间Tt:从磁盘读出或向磁盘写入数据所经历的时间,假设磁盘转速为 r,此次读/写的字节数为 b,每个磁道上的字节数为 N。则:
传输时间Tt = (1/r) * (b/N) = b/(rN)
总的平均存取时间 Ta = TS + 1/2r + b/(rN)
操作系统的磁盘调度算法会直接影响寻道时间->由此介绍磁盘的调度算法
2.2磁盘的调度算法
3减少延迟时间的方法
问题源头
解决办法
4.磁盘的管理
- 区分低级格式化(物理格式化)、分区、逻辑格式化。
- 计算机启动时需要运行一个初始化程序(自举程序),用于启动操作系统。
- 主存中的ROM有一个自举装入程序BIOS,磁盘在分区前会有主引导记录MBR,分区后会有一个活动分区用于装入引导记录PBR。
- 逻辑格式化时操作系统会判断坏块(坏扇区),维护一个坏块链表。操作系统会保留一些好的“备用扇区”用于替换坏块,这种操作对操作系统是不可见的。
5.磁盘的列阵
RAID(Redundant Array of Inexpensive Disks,廉价冗余磁盘阵列)是将多个独立的物理磁盘组成一个独立的逻辑盘,数据在多个物理盘上分割交叉存储、并行访问,具有更好的存储性能、可靠性和安全性。
提高RAID可靠性的措施主要是对磁盘进行镜像处理(冗余)和奇偶校验。
5.固态硬盘SSD
总结图
固态硬盘是一种基于闪存技术的存储器,闪存芯片代替传统旋转磁盘中的机械驱动器。
- SSD以页为单位读/写;磁盘是以扇区为单位读写。
- 以块为单位擦除
- 如果要写的块内其他页有数据,则不能写入,解决办法:需要将块内其他页全部复制到一个新的(空的)块中,在写入新的页
- 支持随机访问
- 是一种半导体存储器ROM
固态硬盘作为ROM的一种,保留了随机写比读慢的多的特点。
- 静态磨损均衡技术更优。
重点拎出来:与机械硬盘相比的特点