文章目錄
- 前言
- 一、磁盤的構造
- 1.磁盤構造
- 2.磁盤容量
- 3.磁盤操作
- 二、對扇區的訪問
- 1.尋道時間
- 2.旋轉時間
- 3.傳送時間
- 4.例題
- 總結
前言
磁盤是廣為應用的保存大量資料的存盤設備，存盤資料的數量級可以達到幾百到幾千千兆位元組，而基于RAM的存盤器只能有幾百或幾千兆位元組，不過，從磁盤上讀資訊的時間為毫秒級，比從 DRAM讀慢了10萬倍，比從 SRAM讀慢了100萬倍，，
一、磁盤的構造
1.磁盤構造
磁盤是由盤片構成的，每個盤片有兩面或者稱為表面，表面覆寫著磁性記錄材料，盤片中央有一個可以旋轉的主軸，它使得盤片以固定的旋轉速率旋轉，通常是5400~15000轉每分鐘，磁盤通常包含一個或多個這樣的盤片，并封裝在一個密封的容器內，
磁盤的構造如圖所示，每個表面由一組成為磁道的同心圓組成，每個磁道被劃分為一組扇區，每個扇區包含相同數量的資料位，扇區之間由一些間隙分隔開，間隙中不存盤資料位，
2.磁盤容量
一個磁盤上可以記錄的最大位數稱為它的最大容量，或者簡稱為容量，磁盤容量是由以下技術因素決定的:
●記錄密度:磁道一英寸的段中可以放入的位數，﹒
●磁道密度:從盤片中心出發半徑上一英寸的段內可以有的磁道數，
●面密度:記錄密度與磁道密度的乘積，
3.磁盤操作
磁盤用讀/寫頭來讀寫存盤在磁性表面的位，而讀寫頭連接到一個轉動臂一端，如圖所示
通過沿著半徑軸前后移動這個轉動臂，驅動器可以將讀寫頭定位到一盤面的任何磁道上，這樣的機械運動稱為尋道，到了期望的磁道上，當磁道的每個位通過它的下面時，讀寫頭可以感知到這個位的值，也可以修改這個位上的值，有多個盤片的磁盤針對每個盤面都有獨立的讀寫頭，垂直排列，一致行動，
二、對扇區的訪問
對扇區的訪問時間有三個主要部分：尋道時間，旋轉時間，傳送時間
1.尋道時間
尋道時間:為了讀取某個目標扇區的內容，傳動臂首先將讀/寫頭定位到包含目標扇區的磁道上，移動傳動臂所需的時間稱為尋道時間，尋道時間依賴于讀/寫頭以前的位置和傳動臂在盤面上移動的速度，現代驅動器中平均尋道時間是通過對幾千次對隨機扇區的尋道求平均值來測量的，通常為3~9ms，一次尋道的最大時間可以高達20ms，
2.旋轉時間
旋轉時間:一旦讀/寫頭定位到了期望的磁道，驅動器等待目標扇區的第一個位旋轉到讀/寫頭下，這個步驟的性能依賴于當讀/寫
頭到達目標扇區時盤面的位置以及磁盤的旋轉速度，在最壞的情況下，讀/寫頭剛剛錯過了目標扇區，必須等待磁盤轉一整圈，因此，最大旋轉延遲(以秒為單位)是
3.傳送時間
當目標扇區的第一個位位于讀/寫頭下時，驅動器就可以開始讀或者寫該扇區的內容了，一個扇區的傳送時間依賴于旋轉速度和每條磁道的扇區數目，因此，我們可以粗略地估計一個扇區以秒為單位的平均傳送時間如下
4.例題
考慮如下引數的磁盤
對于磁盤而言，平均旋轉延遲為
平均傳送時間
整個的訪問時間是
總結
訪問一個磁盤扇區中512個位元組的時間主要是尋道時間和旋轉延遲，訪問扇區中的第一個位元組用了很長時間，但是訪問剩下的位元組幾乎不用時間，
因為尋道時間和旋轉延遲大致相等，所以將尋道時間乘2是估計磁盤訪問時間的簡單而合理的方法，
對存盤在SRAM中的一個64 位字的訪問時間大約是4ns，對 DRAM的訪問時間是60ns，因此，從記憶體中讀一個512個位元組扇區大小的塊的時間對SRAM來說大約是256ns，對DRAM來說大約是4000ns，磁盤訪問時間，大約10ms，是SRAM的大約40000倍，是DRAM的大約2500倍，
參考書籍：深入理解計算機系統（第三版）
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