【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間 Tτ為 ；對(duì)于軟盤，其旋轉(zhuǎn)速度為 300r/min或 600r/min，這樣，平均 Tτ為50～ 100ms。 ?（ 3）傳輸時(shí)間 ? 傳輸時(shí)間（ Tt）是指把數(shù)據(jù)從磁盤讀出或向磁盤寫(xiě)入 ? 可將訪問(wèn)時(shí)間 Ta表示為： 磁盤調(diào)度 ?磁盤是可供多個(gè)進(jìn)程共享的設(shè)備，當(dāng)有多個(gè)進(jìn)程都要求訪問(wèn)磁盤時(shí)，應(yīng)采用一種最佳的調(diào)度算法，以使各進(jìn)程對(duì)磁盤的平均訪問(wèn)時(shí)間最小。由于在磁盤訪問(wèn)的時(shí)間中，主要是尋道時(shí)間，因此，磁盤調(diào)度的目標(biāo)，是使磁盤的平均尋道時(shí)間最少。 ?目前常用的磁盤調(diào)度算法有：先來(lái)先服務(wù)、最短尋道時(shí)間優(yōu)先、掃描算法等。 1．先來(lái)先服務(wù) ? 先來(lái)先服務(wù)（ FirstCome， First Served，F(xiàn)CFS）是一種最簡(jiǎn)單的磁盤調(diào)度算法。它根據(jù)進(jìn)程請(qǐng)求訪問(wèn)磁盤的先后次序進(jìn)行調(diào)度。此算法的優(yōu)點(diǎn)是公平、簡(jiǎn)單，且每個(gè)進(jìn)程的請(qǐng)求都能依次得到處理，不會(huì)出現(xiàn)某一進(jìn)程的請(qǐng)求長(zhǎng)期得不到滿足的情況。但此算法由于未對(duì)尋道進(jìn)行優(yōu)化，致使平均尋道時(shí)間可能較長(zhǎng)。如圖 610所示給出了有 9個(gè)進(jìn)程先后提出磁盤 I/O請(qǐng)求時(shí)，按 FCFS算法進(jìn)行調(diào)度的情況。 2．最短尋道時(shí)間優(yōu)先 ? 最短尋道時(shí)間優(yōu)先（ Shortest Seek Time First，SSTF）算法考慮了各個(gè)請(qǐng)求之間的區(qū)別，總是先執(zhí)行查找時(shí)間最短的那個(gè)磁盤請(qǐng)求。從而，較“先來(lái)先服務(wù)”算法有較好的尋道性能。圖 611所示給出了按 SSTF算法進(jìn)行調(diào)度時(shí)，各進(jìn)程被調(diào)度的次序和每次磁頭移動(dòng)的距離，以及 9次磁頭平均移動(dòng)距離。與先來(lái)先服務(wù)算法相比，最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法節(jié)省了幾乎一半的移臂時(shí)間。但是本算法存在“饑餓”現(xiàn)象，隨著源源不斷靠近當(dāng)前磁頭位置讀寫(xiě)請(qǐng)求的到來(lái)，使早來(lái)的但距離當(dāng)前磁頭位置遠(yuǎn)的讀寫(xiě)請(qǐng)求服務(wù)被無(wú)限期推遲。 3．掃描算法 ? 掃描算法（ SCAN）是簡(jiǎn)單而實(shí)用的一種算法。該算法每次總是選擇沿臂的移動(dòng)方向最近的那個(gè)柱面。如果沿這個(gè)方向沒(méi)有訪問(wèn)的請(qǐng)求時(shí)，就改變臂的移動(dòng)方向，并使移動(dòng)頻率極小化，然后，處理所遇到的最近的 I/O請(qǐng)求，這非常類似于電梯的調(diào)度規(guī)則。每當(dāng)要求訪問(wèn)磁盤時(shí)，操作系統(tǒng)查看磁盤機(jī)是否空閑。如果空閑就立即移臂，然后，將當(dāng)前移動(dòng)方向和本次停留的位置都登記下來(lái)。如果不空，就讓請(qǐng)求者等待并把它要求訪問(wèn)的位置登記下來(lái)，按照既定的調(diào)度算法對(duì)全體等待者進(jìn)行尋查定序，下次按照優(yōu)化的次序執(zhí)行。最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法雖有較好的尋道性能，但可能會(huì)造成進(jìn)程“饑餓”狀態(tài)，而掃描算法克服了這一缺點(diǎn)。掃描算法偏愛(ài)那些最接近里面或靠外的請(qǐng)求，對(duì)最近掃描跨過(guò)去的區(qū)域響應(yīng)會(huì)較慢。如圖 612所示給出了按SCAN算法對(duì) 9個(gè)進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度的次序和每次磁頭移動(dòng)的距離。 4．循環(huán)掃描算法 ? 掃描算法雖能杜絕饑餓，但性能尚待改進(jìn)，在磁盤請(qǐng)求對(duì)柱面的分布是均勻的情況下，當(dāng)磁頭到頭并轉(zhuǎn)向時(shí)，靠近磁頭一端的請(qǐng)求特少，有許多請(qǐng)求集中分布在遠(yuǎn)離磁頭的一端，而這些請(qǐng)求的等待時(shí)間會(huì)較長(zhǎng)。循環(huán)掃描（ CSCAN）算法能克服這個(gè)缺點(diǎn)。這是為適應(yīng)不斷有大量柱面均勻分布的存取請(qǐng)求進(jìn)入系統(tǒng)的情況而設(shè)計(jì)的一種掃描方式。移動(dòng)臂總是從 0號(hào)柱面至最大號(hào)柱面順序掃描，然后，直接返回 0號(hào)柱面重復(fù)進(jìn)行，歸途中不再服務(wù)，構(gòu)成了一個(gè)循環(huán)，這就減少了處理新來(lái)請(qǐng)求的最大延遲。CSCAN算法規(guī)定磁頭單向移動(dòng)。如圖 613所示給出了CSCAN算法對(duì) 9個(gè)進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度的次序及每次磁頭移動(dòng)的距離。 5．分步掃描（ NSTEPSCAN） ? 在 SSTF、 SCAN及 CSCAN幾種調(diào)度算法中，都可能出現(xiàn)磁臂停留在某處不動(dòng)的情況。例如，有一個(gè)或幾個(gè)進(jìn)程對(duì)某一磁道有較高的訪問(wèn)頻率，即這個(gè)（些）進(jìn)程反復(fù)請(qǐng)求對(duì)某一磁道的 I/O操作，從而壟斷了整個(gè)磁盤設(shè)備。我們把這一現(xiàn)象稱為“磁臂粘著”。 ? N步 SCAN算法是將磁盤請(qǐng)求隊(duì)列分成若干個(gè)長(zhǎng)度為 N的子隊(duì)列，磁盤調(diào)度將按 FCFS算法依次處理這些子隊(duì)列。而每處理一個(gè)隊(duì)列時(shí)又是按 SCAN算法，對(duì)一個(gè)隊(duì)列處理完后，再處理其他隊(duì)列。 ? 當(dāng)正在處理某子隊(duì)列時(shí)，如果又出現(xiàn)新的磁盤 I/O請(qǐng)求，便將新請(qǐng)求進(jìn)程放入其他隊(duì)列，這樣就可避免出現(xiàn)粘著現(xiàn)象。 ? 當(dāng) N值取得很大時(shí)，會(huì)使 N步掃描法的性能接近于 SCAN算法的性能；當(dāng) N=1時(shí)， N步 SCAN算法便蛻化為 FCFS算法。 ?（ 2） FSCAN ? FSCAN算法實(shí)質(zhì)上是 N步 SCAN算法的簡(jiǎn)化， 即 FSCAN只將磁盤請(qǐng)求隊(duì)列分成兩個(gè)子隊(duì)列。一個(gè)是由當(dāng)前所有請(qǐng)求磁盤 I/O的進(jìn)程形成的隊(duì)列，由磁盤調(diào)度按 SCAN算法進(jìn)行處理。在掃描期間，將新出現(xiàn)的所有請(qǐng)求磁盤 I/O的進(jìn)程， 放入另一個(gè)等待處理的請(qǐng)求隊(duì)列。這樣，所有的新請(qǐng)求都將被推遲到下一次掃描時(shí)處理。 提高磁盤 I/O速度的一些方法 ? 1．提前讀 ? 可在讀當(dāng)前盤塊的同時(shí)，提前把下一個(gè)盤塊數(shù)據(jù)也讀入磁盤緩沖區(qū)。這樣一來(lái)，當(dāng)下次要讀盤塊中的那些數(shù)據(jù)時(shí)，由于已經(jīng)提前把它們讀入了緩沖區(qū)，便可直接使用數(shù)據(jù)，而不必再啟動(dòng)磁盤 I/O，從而，減少了讀數(shù)據(jù)的時(shí)間，也就相當(dāng)于提高了磁盤 I/O速度。“提前讀”功能已被許多操作系統(tǒng)廣泛采用。 ? 2．延遲寫(xiě) ? 在執(zhí)行寫(xiě)操作時(shí)，磁盤緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)本來(lái)應(yīng)該立即寫(xiě)回磁盤，但考慮到該緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)不久之后再次被輸出進(jìn)程或其他進(jìn)程訪問(wèn)，因此，并不馬上把緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)寫(xiě)盤，而是把它掛在空閑緩沖區(qū)隊(duì)列的末尾。隨著空閑緩沖區(qū)的使用，存有輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)也不停地向隊(duì)列頭移動(dòng)，直至移動(dòng)到空閑緩沖區(qū)隊(duì)列之首。當(dāng)再有進(jìn)程申請(qǐng)緩沖區(qū)，且分到了該緩沖區(qū)時(shí)，才把其中的數(shù)據(jù)寫(xiě)到磁盤上，于是這個(gè)緩沖區(qū)可作為空閑緩沖區(qū)分配了。只要存有輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)還在隊(duì)列中，任何訪問(wèn)該數(shù)據(jù)的進(jìn)程，可直接從中讀出數(shù)據(jù)，不必再去訪問(wèn)磁盤。這樣做，可以減少磁盤的 I/O時(shí)間，相當(dāng)于提高了 I/O速度。 ? 3．虛擬盤 ? 虛擬盤是指用內(nèi)存空間去仿真磁盤，又叫 RAM盤。該盤的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可以接受所有標(biāo)準(zhǔn)的磁盤操作，但這些操作的執(zhí)行，不是在磁盤上而是在內(nèi)存中。操作過(guò)程對(duì)用戶是透明的，即用戶并不會(huì)發(fā)現(xiàn)這與真正的磁盤操作有什么不同，而僅僅是更快一些。虛擬盤是易失性存儲(chǔ)器，一旦系統(tǒng)或電源發(fā)生故障，或重新啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，原來(lái)保存在虛擬盤中的數(shù)據(jù)會(huì)丟失。因此，該盤常用于存放臨時(shí)文件。虛擬盤與磁盤高速緩存的主要區(qū)別在于：前者內(nèi)容完全由用戶控制，而后者的內(nèi)容是由操作系統(tǒng)控制的。 設(shè)備分配 ? 設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ? 設(shè)備分配過(guò)程 ? 設(shè)備分配應(yīng)考慮的因素 ? 設(shè)備獨(dú)立性 設(shè)備分配中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ?在進(jìn)行設(shè)備分配時(shí)，通常都需要借助于一些表格，在表格中記錄了相應(yīng)設(shè)備或設(shè)備控制器的狀態(tài)及對(duì)設(shè)備或設(shè)備控制器進(jìn)行控制所需的信息。在進(jìn)行設(shè)備分配時(shí)所需的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有設(shè)備控制表、系統(tǒng)設(shè)備表、控制器控制表、通道控制表等。 1．設(shè)備控制表 ? 系統(tǒng)為每一個(gè) I/O設(shè)備都配置了一張用于記錄本設(shè)備情況的設(shè)備控制表（ Device Control Table，DCT）。 DCT主要包括以下內(nèi)容。 ? ① 設(shè)備標(biāo)識(shí)符。 ? ② 設(shè)備類型。 ? ③ 設(shè)備隊(duì)列隊(duì)首指針。 ? ④ 設(shè)備狀態(tài)。 ? ⑤ 與設(shè)備連接的控制器表指針。 ? ⑥ 重復(fù)執(zhí)行次數(shù)。 2．系統(tǒng)設(shè)備表 ?整個(gè)系統(tǒng)中有一張系統(tǒng)設(shè)備表（ System Device Table， SDT），它記錄已被連接到系統(tǒng)中的所有物理設(shè)備的情況，并為每個(gè)物理設(shè)備設(shè)一表目項(xiàng)。 SDT的每個(gè)表目項(xiàng)包括的內(nèi)