文档介绍：第五章设备管理
操作系统
刘刚
5/25/2022
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第五章设备管理
I/O系统
I/O控制方式
缓冲管理
设备分配
设备处理
磁盘存储器管理
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磁盘存储器管理
磁盘存储器管理和旋转速度有关
r为磁盘每秒钟的转数；N为一条磁道上的字节数
Tτ和Tt相同，则访问时间=Ts + Tτ+ Tt
如b=N/2，则
Tτ=1/(2r)=Tt
可见，寻道时间TS和旋转延迟时间Tτ基本上都与所读/写数据的字节数无关，而且它通常占据了访问时间中的大部分
目前磁盘的传输速率已达到80MB/s以上，数据传输时间所占的比例更低。可见，适当地集中数据传输，将有利于提高传输效率
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3. 磁盘访问时间
寻道时间: 20ms
磁盘通道传输速率: 1MB/s
转速r=3600rpm
每扇区512字节
每磁道32 扇区
目标：读 128k 数据
：TS=m*n+S；
：Tr＝1/2r
：Tt＝b/rN
访问时间：Ta=Ts+1/2r+b/rN
60*16k=960k<1MB/s
顺序组织
(20＋＋)＋(＋)×7＝220(ms)
随机组织
(20＋＋)×256＝7373(ms)
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磁盘存储器管理
磁盘存储器管理的主要任务
磁盘性能简述
磁盘调度
磁盘高速缓存(Disk Cache)
提高磁盘I/O速度的其它方法
廉价磁盘冗余阵列
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。
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磁盘调度
先来先服务FCFS(First-Come, First Served)
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
缺点：未优化，平均寻道时间长
平均寻道长度：
146
184
112
38
10
150
70
160
72
90
21
18
19
39
3
58
45
55
移动距离
被访问的下一个磁道
100道开始
55、58、39、18、90、160、150、38、184
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20
0
38
39
55
58
90
100
150
160
184
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先来先服务FCFS(First-Come, First Served)
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磁盘调度
最短寻道时间优先SSTF(Shortest Seek Time First)
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
平均寻道长度：
24
184
10
160
132
150
20
18
1
38
16
39
3
55
32
58
10
90
移动距离
被访问的下一个磁道
100道开始
55、58、39、18、90、160、150、38、184
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0
38
39
55
58
90
100
150
160
184
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最短寻道时间优先STF
(Shortest Seek Time First)
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FCFS调度算法 SSTF调度算法
100道开始
被访问的下一个磁道
移动距离
55
45
58
3
39
19
18
21
90
72
160
70
150
10
38
112
184
146
平均寻道长度：
100道开始
被访问的下一个磁道
移动距离
90
10
58
32
55
3
39
16
38
1
18
20
150
132
160
10
184
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平均寻道长度：
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3. 扫描(SCAN)算法
1) 进程“饥饿”现象
SSTF算法虽然能获得较好的寻道性能，但却可能导致某个进程发生“饥饿”(Starvation)现象。因为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请求必须优先满足。对SSTF算法略加修改后所形成的SCAN算法，即可防止老进程出现“饥饿”现象。
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磁盘调