12 第五章 设备管理 5.6.pptx

第1页：第五章 设备管理封面

第五章 设备管理：本页为《计算机操作系统》课件封面，标注课程名称与英文名称 Operating Systems，并列出 WINDOWS、UNIX、LINUX 等常见操作系统类型。

第2页：5.6磁盘存储器的管理

5.6磁盘存储器的管理

• 5.6磁盘存储器的管理5.6.1磁盘性能描述1．数据的组织和格式
• 磁盘扇区
• 一个扇区称为一个盘块(或数据块)

第3页：磁盘结构

磁盘结构

• 每个盘面有一个读写磁头
• 所有的读写磁头都固定在唯一的移动臂上同时移动
• 在磁头位置下的所有磁道组成的圆柱体称柱面

第4页：磁盘的物理结构示意

磁盘的物理结构示意：磁盘。

第5页：磁盘的类型

磁盘的类型

• 2．磁盘的类型1)固定头磁盘
• 在每条磁道上都有一读/写磁头，所有的磁头都被装在一刚性磁臂中
• 这些磁头可访问所有各磁道，并进行并行读/写
• 这种结构的磁盘主要用于大容量磁盘上。2)移动头磁盘
• 每一个盘面仅配有一个磁头，也被装入磁臂中
• 该磁头必须能移动以进行寻道
• 本节主要针对这类磁盘的I/O进行讨论

第6页：磁盘访问时间的组成

磁盘访问时间的组成：3．磁盘访问时间寻道时间旋转延迟时间传输时间。

第7页：寻道时间与旋转延迟时间

寻道时间与旋转延迟时间

• 磁盘访问时间
• 寻道时间
• 移动磁头到指定磁道上所经历的时间
• 旋转延迟时间
• 移动某扇区到磁头下所经历时间
• 平均旋转延迟时间
• 传输时间
• 从磁盘读或向磁盘写数据所经历时间；(式3)Ts=m×n+s (式1)Tr=1/2r(式2)

第8页：磁盘访问时间的计算说明

磁盘访问时间的计算说明

• 访问时间
• 寻道时间和旋转延迟时间基本上都与所读/写数据的多少无关，它通常占据了访问时间中的大头
• 适当地集中数据(不要太零散)传输，将有利于提高传输效率。访问时间

第9页：5.6.2磁盘调度算法

5.6.2磁盘调度算法

• 5.6.2磁盘调度算法1．先来先服务算法2．最短寻道时间优先算法3．扫描(SCAN)算法（电梯调度算法）4．循环扫描(CSCAN)算法
• 在访问磁盘的时间中，主要是寻道时间，因此，磁盘调度的目标就是使磁盘的平均寻道时间最少

第10页：先来先服务算法

先来先服务算法

• 根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度
• 优点：简单、公平，不会出现请求长期得不到满足

第11页：FCFS的平均寻道长度

FCFS的平均寻道长度：先来先服务算法平均寻道长度：55.31461841123810150701607290211819393584555移动距离被访问的下一个磁道100道开始。

第12页：最短寻道时间优先算法SSTF

最短寻道时间优先算法SSTF

• 要求访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近
• 优点：使每次寻道时间最短
• 缺点：不能保证平均寻道时间最短；可能导致距离远的进程总也得不到服务0383955589010015016018418

第13页：FCFS与SSTF调度算法示例

FCFS与SSTF调度算法示例：FCFS调度算法SSTF调度算法100道开始移动距离被访问的下一个磁道4555358193921187290701601015011238146184平均寻道长度：55.3100道开始移动距离被访问的下一个磁道10903258355163913820181321501016024184平均寻道长度：27.5。

第14页：SSTF算法的进程饥饿现象

SSTF算法的进程饥饿现象

• 进程“饥饿”现象
• SSTF算法可能导致某个进程发生“饥饿”现象
• 只要不断有新进程的请求到达，且其所要访问的磁道与磁头当前所在磁道的距离较近，这种新进程的I/O请求必然优先满足
• 可防止老进程出现“饥饿”现象
• 对SSTF算法略加修改后所形成的SCAN算法

第15页：扫描(SCAN)算法

扫描(SCAN)算法

• 不仅考虑欲访问的磁道与当前磁道的距离，更优先考虑的是磁头当前的移动方向
• 又称为“电梯调度算法”
• 缺点
• 刚移过的磁道的等待时间长

第16页：SCAN算法的磁道移动示意

SCAN算法的磁道移动示意：0255075100125150175200150160184905855383918扫描(SCAN)算法（电梯调度算法）55 58 39 18 90 160 150 38 184。

第17页：SCAN与SSTF调度算法示例

SCAN与SSTF调度算法示例：SCAN调度算法SSTF调度算法100道开始移动距离被访问的下一个磁道10903258355163913820181321501016024184平均寻道长度：27.5100道开始，增加方向移动距离被访问的下一个磁道5015010160241849490325835516391382018平均寻道长度：27.8。

第18页：“循环扫描”算法CSCAN

“循环扫描”算法CSCAN

• 规定磁头单向移动
• 减少刚移过的磁道的等待时间

第19页：CSCAN算法的磁道移动示意

CSCAN算法的磁道移动示意：“循环扫描”算法CSCAN55 58 39 18 90 160 150 38 1840255075100125150175200150160184905855383918。

第20页：SCAN与CSCAN调度算法示例

SCAN与CSCAN调度算法示例：SCAN调度算法CSCAN调度算法100道开始，增加方向移动距离被访问的下一个磁道5015010160241849490325835516391382018平均寻道长度：27.8100道开始，增加方向移动距离被访问的下一个磁道50150101602418416618203813916553583290平均寻道长度：35.8。

第21页：作业

作业

• 假定磁盘有200个柱面，编号0-199，当前存取臂的位置在143号柱面上，并刚刚完成了125号柱面的服务请求，如果请求队列的先后顺序是：86 , 147 , 91 , 177 , 94 ,150 , 102 , 175 , 130；试问：为完成上述请求，下列算法存取臂移动的总量是多少？并算出存取臂移动的顺序
• （1）先来先服务算法FCFS
• （2）最短查找时间优先算法SSTF
• （3）扫描算法SCAN（电梯调度）
• （4）循环扫描算法（CSAN）