磁盘复习

假定磁盘转速为20ms/r，每个磁道被划分为10个扇区，如图1所示。现有10条记录存放在同一磁道上（一条记录正好与一个扇区的大小相等），处理程序从磁盘读出一条记录需要4ms，现要求按从1到10的顺序处理这10条记录。若磁头处于首条记录的起点位置，则：

（1）按逆时针方向依次存放这10条记录（磁盘顺时针方向旋转），处理程序读取这10条记录需要多长时间？

（2）按最优化分布重新安排这10条记录，写出记录的逆时针存放顺序，并计算处理这10条记录需要的时间。

分析：① 数据处理时间=磁盘访问+数据处理; ② 磁盘访问时间=磁头寻道+旋转延迟+数据传输。

(1)数据传输需要20/10=2ms，数据处理需要4ms，因此处理记录需要6ms。 到下一条记录的旋转延迟需要2ms*8=16ms

故以此顺序处理这10条记录需要：6+9*(16+6)=204ms

(2)通过优化数据分布，重新安排这10条记录的顺序为如图所示： 计算处理这10条记录需要的时间：10*6ms=60ms

某磁盘共有100个柱面，每个柱面有8个磁头，每个盘面分4个扇区。若逻辑记录与扇区等长，柱面、磁道、扇区均从0起编号。现用16位的200个字(0-199)来组成位示图来管理盘空间。现问：(1)位示图第15个字的第7位为0而准备分配给某一记录，该块的柱面号、磁道号、扇区号是多少?(2)现回收第56柱面第6磁道第3扇区，这时位示图的第几个字的第几位应清0?

答：(1)位示图第15个字的第7位对应的块号=15×16(字长)+7=247，而块号247对应的：

柱面号=247/(8×4)=7(从0编号，向下取整) 磁头号=(247 MOD 32)/4=5 扇区号=247 MOD 32 MOD 4=3

(2)块号=柱面号×柱面扇区数+磁道号×盘扇区+盘扇区=56×(8×4)+6×4+3=1819

字号=1819/16=113 位号=1819 MOD 16 =11

所以，回收第56柱面第6磁道第3扇区时，位示图的第113字的第11位应清0。

旋转型设备上信息的优化分布能减少为若干个I/O服务的总时间。设磁鼓上分为20个区，每区存放一个记录，磁鼓旋转一周需20毫秒，读出每个记录平均需用1毫秒，读出后经2毫秒处理，再继续处理下一个记录。在不知当前磁鼓位置的

情况下：（1）顺序存放记录1、……，记录20时，试计算读出并处理20个记录的总时间；（2）给出优先分布20个记录的一种方案，使得所花的总处理时间减少，且计算出这个方案所花的总时间。

答：定位第1个记录需10ms。读出第1个记录，处理花2ms，这时已到了第4个记录，再转过18个记录(花18ms)才能找到记录2，所以，读出并处理20个记录的总时间：10+3+(1+2+18)×19=13+21×19=412ms

如果给出优先分布20个记录的方案为：1，8，15，2，9，16，3，10，17，4，

11，18，5，12，19，6，13，20，7，14。当读出第1个记录，花2ms处理后，恰好就可以处理记录2，省去了寻找下一个记录的时间，读出并处理20个记录的总时间：10+3+3×19=13+57=70ms

现有如下请求队列：8，18，27，129，110，186，78，147，41，10，64，12。分别按升序和降序移动，电梯调度算法计算处理所有存取请求移动的总柱面数。

答：升序移动次序为：100-110-129-147-186-78-64-41-27-18-12-10-8。移动的总柱面数：264。

降序移动次序为：100-78-64-41-27-18-12-10-8-110-129-147-186。移动的总柱面数：270。

现有如下请求队列：8，18，27，129，110，186，78，147，41，10，64，12；试用查找时间最短优先算法计算处理所有请求移动的总柱面数。假设磁头当前位置下在磁道100。

答：处理次序为：100-110-129-147-186-78-64-41-27-18-12-10-8。移动的总柱面数：264。

某文件为连接文件，由5个逻辑记录组成，每个逻辑记录的大小与磁盘块大小相等，均为512字节，并依次存放在50、121、75、80、63号磁盘块上。现要读出文件的1569字节，问访问哪一个磁盘块? 答：80号磁盘块

有一具有40个磁道的盘面，编号为0~39，当磁头位于第11磁道时，顺序来到如下磁道请求：磁道号：1、36、16、34、9、12；试用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等三种磁盘驱动调度算法，计算出它们各自要来回穿越多少磁道？

答：1)FCFS为111。2)SSTF为61。3)SCAN为60(先扫地址大的请求)，为45(先扫地址小的请求)。

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。(4)电梯调度。

答：(1)先来先服务算法FCFS为565，依次为

143-86-147-91-177-94-150-102-175-130。

(2)最短查找时间优先算法SSTF为162，143-147-150-130-102-94-91-86-175-177。 (3)扫描算法SCAN为169，依次为143-147-150-175-177-199-130-102-94-91-86。 (4)电梯调度为125(先向地址大的方向)，为143-147-150-175-177-102-94-91-86 为148(先向地址小的方向) 依次为143-130-102-94-91-86-147-150-175-177。

某磁盘共有200个柱面，每个柱面有20个磁道，每个磁道有8 个扇区，每个扇区为1024B ．如果驱动程序接到访求是读出606块，计算该信息块的物理位置。 答: l ）每个柱面的物理块数为20×8 = 160块。

2 ) 606/160。得到商为3 ，余数为126 。故可知访求的物理位置在：第3 个柱面（0 柱面开始编号）的126 物理块中。

若磁头的当前位置为100柱面，磁头正向磁道号增加方向移动。现有一磁盘读写请求队列，柱面号依次为：23，376，205，132，19，61，190，398，29，4，18，40。若采用先来先服务、最短寻道时间优先和扫描算法，试计算出各种算法的移臂经过的柱面数？

答：采用先来先服务处理次序为：

100-23-376-205-132-19-61-190-398-29-4-18-40， 总柱面数为：1596。 采用SSTF处理次序为：

100-132-190-205-61-40-29-23-19-18-4-376-398，

总柱面数为：700。 采用SCAN处理次序为：

100-132-190-205-376-398-61-40-29-23-19-18-4， 总柱面数为：692。

磁盘请求以10 、22 、20 、2 、40 、6 、38 柱面的次序到达磁盘驱动器，如果磁头当前位于柱面20 。若查找移过每个柱面要花6ms ，用以下算法计算出查找时间：1 ) F CFS , 2 ) 最短查找优先，3 ）电梯调度（正向柱面大的方向）。 答： 1)FCFS查找时间次序为：20、10、22、20、2、40、6、38、、查找时间为

876ms。

2)最短查找优先查找次序为：20、20、22、10、6、2、38、40，查找时间为360ms。 3）电梯调度查找次序为：20、20、22、38、40、10、6、2，查找时间为：348ms .

今假定在某移动臂磁盘上，刚刚处理了访问一信息，并且有下述请求序列等待访问磁盘 75 号柱面的请求，目前正在80 号柱面读信息,并且有下请求序列等待访问磁盘:

请求次序

试用：(l）电梯调度算法

（2）最短寻找时间优先算法 分别列出实际处理上述请求的次序。 答：(l）电梯调度算法查找次序为：

80、90、102、160、188、190、58、40、32，总柱面数为：268. (2）最短查找优先查找次序为：

80、90、102、58、40、32、160、188、190，总柱面数为：250。

磁盘组共有n 个柱面，编号顺序为O、1、2、…、n-1；共有m个磁头，编号顺序为0 、1、2、…、m-1。每个磁道内的k个信息块从1开始编号，依次为1、2、…、k。现用x 表示逻辑磁盘块号，用a, b, c分别表示任一逻辑磁盘块的柱面号、磁头号、磁道内块号，则x 与a, b, c可通过如下公式进行转换：

x = k*m*a + k*b + c a=(x-l)DIV(K*M )

b=((x-l)MOD(K*m ))DIV k c=((x-l)MOD（K*m))MOD k + l 若某磁盘组为n=200, m=20, k=10，问：

(1）柱面号为185，磁头号为12，道内块号为5的磁盘块的逻辑磁盘块号为多少？ (2）逻辑磁盘块号为1200，它所对应的柱面号、磁头号及磁道内块号为多少？ (3）若每一磁道内的信息块从。开始编号，依次为0、1、…、k-1，其余均同题设，试写出x与a、b、c之间的转换公式。 答：(1）由上述公式可知，逻辑磁盘块号x为：

x = k*m*a + k*b + c = 10*20*185 + 10*12 + 5= 37125

所以，柱面号为185，磁头号为12，道内块号为5的磁盘块的逻辑磁盘块号为：37125。

( 2 ）由上述公式可知，

a =（X-1) DIV (k*m) =（1200-l) DIV (10*20) = 1199 DIV 200 = 5

1 2 3 4 5 6 7 8

欲访问的柱面号 160 40 190 188 90 58 32 102

b = ((x-1) MOD (k*m)) DIV K =（(1200 - 1) MOD (10*20)) DIV 10 = (1199 MOD 200 ) DIV 10 = 199 DIV 10 = 10

c = (( x-l) MOD (k *m)) MOD k + l = ((1200- 1)MOD(10X20))MOD 10+1 = ( 1199 MOD 200 ) MOD 10 + 1 = 199 MOD 10 + l = 9 + l = 10

所以，逻辑磁盘块号为1200 ，它所对应的柱面号是5 、磁头号是19 及磁道内块号为10

(3）转换公式为： x = k*m*a + k*b + c + 1

a = (x-1)DIV(k*m)

b = ((x - 1) MOD (k*m )) DIV K c = (( x - 1) MOD (k*m）MOD k

有一移动臂磁盘，共100个磁道，每个磁道分8个扇区，磁盘转速为500r/s（转/秒），磁头每移动一个磁道需要10ms，有一个用户请求访问第25磁道第3扇区，并立即被系统响应，假设磁头当时处于15道上，磁头到达第25道时正处于1扇区的开始位置，试计算该用户至少需要等待多长时间？

（25－15）×10＝100ms， 旋转一周时间：1/500r/s=2ms，磁头经过每个扇区用时:2/8 3×（2/8）＝0.75ms， t＝100.75ms

旋转型磁盘上的信息优化分布能减少若干I/O服务的总时间。假如有13个记录存放在磁盘的某一磁道上，每个磁道划分成13块，每块存放一个记录，如图下所示。 块号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 记录 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 如果磁盘旋转速度为30ms（毫秒）转1周，处理程序每读一个记录后花5ms进行处理。请问

（1）处理完13个记录的总时间是多少？

（2）为缩短处理时间应如何排列这些记录？计算重新排列记录后的总的处理

时间。

（1）处理完13个记录的总时间≈395ms （2）重新排列记录如下： 块号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 记录 R1 R11 R8 R5 R2 R12 R9 R6 R3 R13 R10 R7 R4 重新排列记录后的总的处理时间≈118.1ms

假定磁盘转速为6000r/min（转/分），磁盘格式化时每个盘面被分为9个扇区，

现有一个文件共有 A，B，C，D，E，F，G，H，I九个逻辑记录要存放在同

一磁道上供处理程序使用，假设每个记录的大小与扇区的大小相同，处理程序每次从磁盘读出一个记录后要花2.5ms处理时间。若忽略其他辅助时间，请回答下列问题：

（1）现在假设已经顺序存放好这9个记录，记录逆时针排列，磁盘顺时针旋转。那么读出该文件需要多少时间？

（2）为了使读出文件需要的时间最短，请重新调整各个记录的存放位置，画出各个记录的存放位置，计算该文件的读出时间。

（1）磁盘转速为6000r/min，即100r/s，则磁盘旋转一周用时：1/100＝10（ms）;磁头经过每个扇区用时：10/9（ms）,而读出第一条记录后还需2.5ms的时间进行处理后，此时读/写磁头已经在记录D位置，为了顺序处理B记录，必须等待磁盘把B记录旋转到读/写磁头位置下，即要有（10-2.5）ms=7.5ms 的延迟时间。 所以处理这9条记录所要花费的时间为：9×（10/9＋2.5）＋8×7.5＝92.5ms

（2）将9条逻辑记录在磁道上的位置重新安排，

如下图所示：

左图所示为这9条逻辑记录的最优分布。当读出一条记录后，读/写磁头只需经过5/6ms 的时间便可读出下一条记录，无需花（1）中那么多的延迟时间。根据上图的安排，处理这9条记录所花的时间为：9×（10/9+2.5）+8×

5/6=39.2ms。与（1）中所需的处理时间相比，显然经过优化分布后读/写记录所需的时间要来得少，大大缩短了输入/输出操作时间，提高了系统的效率。

假定磁盘转速为20ms/r，每个磁道被划分为10个扇区。现有10条记录存放在

同一磁道上(一条记录正好与一个扇区的大小相等)，处理程序从磁盘读出一条记录需要4ms，现要求按从1到10的顺序处理这10条记录。若磁头处于首条记录的起点位置，则：

(1)按逆时针方向依次存放这10条记录(磁盘顺时针方向旋转)，处理程序读

取这10条记录需要多长时间？

(2)按最优化分布重新安排这10条记录，写出记录的逆时针存放顺序，并计算处理这10条记录需要的时间。

分析：

① 数据处理时间=磁盘访问+数据处理

② 磁盘访问时间=磁头寻道+旋转延迟+数据传输 （1）数据传输需要

20/10=2ms，数据传送需要4ms，因此处理记录需要6ms。 到下一条记录的旋转延迟需要2ms*8=16ms

故以此顺序处理这10条记录需要： 6+9*(16+6)=204ms (2)通过优化数据分布，减少旋转延迟时间 10*6ms=60ms

注意：当未指明磁头位于首条记录起始位置时，首条记录的旋转延迟按照平均旋转延迟来计算！ 因此，原题的两个问题： （1）（10+6）+9*(16+6)=214ms （2） 10+10*6ms=70ms

快表是一个高速、具有并行查询能力的联想存储器，用于存放正运行的进程的当前页号和块号，或者段号和段起始地址。

加入快表后,在地址转换时，首先在快表中查找，若找到就直接进行地址转换；未找到，则在主存页表继续查找，并把查到的页号和块号放入联想存储器中。快表的命中率很高，有效地提高了地址转换的速度。

假设有8个记录A、B，C、D、E、F、G、H存放在磁盘里，每个磁道有8个扇区，正好可以存放8个记录。假设磁盘旋转速度为20ms/转，处理程序每读出一个记录后，用2ms的时间进行处理，请问：

a．当记录A、B、C、D、E、F、G、H按顺序放在磁道上时，顺序处理这5个记录花费的总时间是多少？假设启动时的位置正好在A扇区的起点。

b．如何采取优化方法，使处理这些记录所花费的总时间最短？求出该最短时间。 a．磁盘旋转速度是20ms/转，共分成8个扇区，因此，每个扇区所花费的读写时间为20ms/8 = 2.5ms。若按顺序编号，每读出一个扇区后用2ms的时间进行处理，此时，磁盘仍在转动，处理完A扇区后，磁头己经过了大部分的B扇区，即将到达C扇区，因此，要等磁盘再转一圈后才可读扇区B，见下左图，依此类推，顺序处理8个扇区的时间花费是（其中H是最后一个，因此，处理有别于其他扇区）：

A～G扇区读取时间：2.5ms A～G扇区处理时间：2ms

等待下一个扇区到达时间：20ms – 2ms = 18ms H扇区读取时间：2.5ms H扇区处理时间：2ms

总消耗时间为：（2.5ms + 2ms + 18ms）* 7 + 2.5ms + 2ms = 162ms

b) 采用的优化方法是扇区交替编号，使得A扇区在处理完以后可以在最短时间内定位B扇区，排列方式如上右图。花费时间是：

A～D扇区读取时间：2.5ms A～D扇区处理时间：2ms

A~C等待下一个扇区到达时间：2.5ms – 2ms = 0.5ms D等待E扇区到达时间：0.5ms + 2.5ms = 3ms E~H扇区读取时间：2.5ms E~H扇区处理时间：2ms

E~G等待下一个扇区到达时间：2.5ms – 2ms = 0.5ms

总消耗时间为：(2.5ms+2ms)*4 + 0.5ms*3+3ms +(2.5ms+2ms)*4 + 0.5ms*3 = 42ms

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