磁盘复习.doc

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： 数据处理时间=磁盘访问+数据处理; 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=1516(字长)+7=247，而块号247对应的：柱面号=247/(84)=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(84)+64+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+2119=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+319=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039，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0199，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208 = 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 1 2 3 4 5 6 7 8 欲访问的柱面号 160 40 190 188 90 58 32102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 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 Kc = ( 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？（2515）10100ms， 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， t100.75ms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12345678910111213记录R1R2R3R4R5R6R7R8R9R10R11R12R13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12345678910111213记录R1R11R8R5R2R12R9R6R3R13R10R7R4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：1/10010（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（10/92.5）87.592.5ms（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）+85/6=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： 数据处理时间=磁盘访问+数据处理 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