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2012年上半年 上午试卷 综合知识
第 49 题
知识点 磁盘存储器   磁盘调度算法  
章/节 计算机组成与体系结构   操作系统  
 
 
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(48):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(49)。
 
  A.  33ms
 
  B.  66ms
 
  C.  86ms
 
  D.  93ms
 
 




 
 
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知识点讲解
· 磁盘存储器
· 磁盘调度算法
 
        磁盘存储器
        磁盘上的数据都存放于磁道上。磁道就是磁盘上的一组同心圆,其宽度与磁头的宽度相同。为了避免干扰,磁道与磁道之间要保持一定的间隔(inter-track gap),沿磁盘半径方向,单位长度内磁道的数目称之为道密度(道/英寸,TPI),最外层为0道。
        沿磁道方向,单位长度内存储二进制信息的个数叫位密度。为了简化电路设计,每个磁道存储的位数都是相同的,所以其位密度也随着从外向内而增加。磁盘的数据传输是以块为单位的,所以磁盘上的数据也以块的形式进行存放。这些块就称为扇区(sector),为了避免干扰,扇区之间也相互留有空隙(inter-sector gap)。若干个磁盘组成的磁盘组,所有盘面上相同位置的磁道组称为一个柱面(每个柱面有n个磁道);若每个磁盘有m个磁道,则该磁盘组共有m个柱面。
        格式化容量:磁盘格式化后能够存储有用信息的总量。格式化容量=n×t×s×b,其中:n为保存数据的总盘面数;t为每面磁道数;s为每道的扇区数;b为每个扇区存储的字节数。
        磁盘的存取时间包括寻道时间和等待时间。寻道时间(查找时间,seek time)为磁头移动到目标磁道所需的时间,对于固定磁头磁盘而言,无需移动磁头,只需选择目标磁道对应的磁头即可。等待时间为等待读写的扇区旋转到磁头下方所用的时间。一般选用磁道旋转一周所用时间的一半作为平均等待时间。
        磁盘的数据传输速率是指磁头找到地址后,单位时间写入或读出的字节数。R=TB/T,其中:TB为一个磁道上记录的字节数,T为磁盘每转一圈所需的时间,R为数据传输速率。
 
        磁盘调度算法
        访问磁盘的时间由三部分构成,它们是寻道(查找数据所在的磁道)时间、等待(旋转等待扇区)时间和数据传输时间,其中寻道时间(查找时间)是决定因素。
        (1)FCFS算法:有些文献称为FIFO算法。FCFS是一种最简单的磁盘调度算法,按先来先服务的次序,未作优化。这种算法的优点是公平、简单,且每个进程的请求都能依次得到处理,不会出现某一进程的请求长期得不满足的情况。此算法未对寻道进行优化,致使平均寻道时间可能较长。
        (2)SSTF(Shortest Seek Time First,最短寻道时间优先)算法:选择这样的进程,其要求访问的磁道距当前磁头所在的磁道距离最近,以使每次寻道的时间最短。FCFS会引起读写头在盘面上的大范围移动,SSTF查找距离磁头最短(也就是查找时间最短)的请求,把它作为下一次服务的对象。SSTF查找模式有高度局部化的倾向,会推迟一些请求的服务,甚至引起无限拖延(这种现象称为“饥饿”)。
        (3)SCAN(电梯)算法:不仅考虑到欲访问的磁道与当前磁道的距离,而且优先考虑的是磁头的当前移动方向,是在磁头前进方向上的最短查找时间优先算法,它排除了磁头在盘面局部位置上的往复移动。SCAN算法在很大程度上消除了SSTF算法的不公平性,但仍有利于对中间磁道的请求。SCAN算法的缺陷是当磁头刚由里向外移动过某一磁道时,恰有一进程请求访问此磁道,这时进程必须等待,待磁头由里向外,然后再从外向里扫描完所有要访问的磁道后,才处理该进程的请求,致使该进程的请求被严重地推迟。
        (4)N-SCAN(N步SCAN)算法:这是对SCAN算法的改良,磁头的移动与SCAN算法是一样的,不同的是扫描期间只对那些在扫描开始前已等待服务的请求提供服务。在服务期间,新到达的请求即使在磁头前进方向上也得不到服务,直到下一个新扫描周期开始。N-SCAN算法的实质是把FCFS和SCAN的优点结合起来,以便取得较好的性能。如果新到达的请求按优化次序排列,则下一个扫描周期必然花费最少的磁头移动时间。
        (5)C-SCAN(循环扫描)算法:这是对SCAN算法的另一种改良,是单向服务的N步SCAN算法,C-SCAN算法规定磁头单向移动。C-SCAN算法彻底消除了对两端磁道请求的不公平。



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