免费智能真题库 > 历年试卷 > 系统分析师 > 2012年上半年 系统分析师 上午试卷 综合知识
  第48题      
  知识点:   磁盘存储器   磁盘调度算法   磁盘   信息存储
  关键词:   磁盘   磁头   缓冲区   逻辑记录        章/节:   计算机组成与体系结构   操作系统       

 
假设某磁盘的每个磁道划分成11个物理块,每块存放1个逻辑记录。逻辑记录R0, R1,…,R9, R10存放在同一个磁道上,记录的存放顺序如下表所示:

如果磁盘的旋转周期为33ms,磁头当前处在R0的开始处。若系统使用单缓冲区顺序处理这些记录,每个记录处理时间为3ms,则处理这11个记录的最长时间为(48):若对信息存储进行优化分布后,处理11个记录的最少时间为(49)。
 
 
  A.  3ms
 
  B.  336ms
 
  C.  366ms
 
  D.  376ms
 
 
 

 
  第47题    2010年上半年  
   50%
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  第48题    2010年上半年  
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  第49题    2012年上半年  
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假设某磁盘的每个磁道划分成11个物理块,每块存放1个逻辑记录。逻辑记录R0, R1,…,R9, R10存放在同一个磁道上,记录的存..
   知识点讲解    
   · 磁盘存储器    · 磁盘调度算法    · 磁盘    · 信息存储
 
       磁盘存储器
        磁盘上的数据都存放于磁道上。磁道就是磁盘上的一组同心圆,其宽度与磁头的宽度相同。为了避免干扰,磁道与磁道之间要保持一定的间隔(inter-track gap),沿磁盘半径方向,单位长度内磁道的数目称之为道密度(道/英寸,TPI),最外层为0道。
        沿磁道方向,单位长度内存储二进制信息的个数叫位密度。为了简化电路设计,每个磁道存储的位数都是相同的,所以其位密度也随着从外向内而增加。磁盘的数据传输是以块为单位的,所以磁盘上的数据也以块的形式进行存放。这些块就称为扇区(sector),为了避免干扰,扇区之间也相互留有空隙(inter-sector gap)。若干个磁盘组成的磁盘组,所有盘面上相同位置的磁道组称为一个柱面(每个柱面有n个磁道);若每个磁盘有m个磁道,则该磁盘组共有m个柱面。
        格式化容量:磁盘格式化后能够存储有用信息的总量。格式化容量=n×t×s×b,其中:n为保存数据的总盘面数;t为每面磁道数;s为每道的扇区数;b为每个扇区存储的字节数。
        磁盘的存取时间包括寻道时间和等待时间。寻道时间(查找时间,seek time)为磁头移动到目标磁道所需的时间,对于固定磁头磁盘而言,无需移动磁头,只需选择目标磁道对应的磁头即可。等待时间为等待读写的扇区旋转到磁头下方所用的时间。一般选用磁道旋转一周所用时间的一半作为平均等待时间。
        磁盘的数据传输速率是指磁头找到地址后,单位时间写入或读出的字节数。R=TB/T,其中:TB为一个磁道上记录的字节数,T为磁盘每转一圈所需的时间,R为数据传输速率。
 
       磁盘调度算法
        访问磁盘的时间由三部分构成,它们是寻道(查找数据所在的磁道)时间、等待(旋转等待扇区)时间和数据传输时间,其中寻道时间(查找时间)是决定因素。
        (1)FCFS算法:有些文献称为FIFO算法。FCFS是一种最简单的磁盘调度算法,按先来先服务的次序,未作优化。这种算法的优点是公平、简单,且每个进程的请求都能依次得到处理,不会出现某一进程的请求长期得不满足的情况。此算法未对寻道进行优化,致使平均寻道时间可能较长。
        (2)SSTF(Shortest Seek Time First,最短寻道时间优先)算法:选择这样的进程,其要求访问的磁道距当前磁头所在的磁道距离最近,以使每次寻道的时间最短。FCFS会引起读写头在盘面上的大范围移动,SSTF查找距离磁头最短(也就是查找时间最短)的请求,把它作为下一次服务的对象。SSTF查找模式有高度局部化的倾向,会推迟一些请求的服务,甚至引起无限拖延(这种现象称为“饥饿”)。
        (3)SCAN(电梯)算法:不仅考虑到欲访问的磁道与当前磁道的距离,而且优先考虑的是磁头的当前移动方向,是在磁头前进方向上的最短查找时间优先算法,它排除了磁头在盘面局部位置上的往复移动。SCAN算法在很大程度上消除了SSTF算法的不公平性,但仍有利于对中间磁道的请求。SCAN算法的缺陷是当磁头刚由里向外移动过某一磁道时,恰有一进程请求访问此磁道,这时进程必须等待,待磁头由里向外,然后再从外向里扫描完所有要访问的磁道后,才处理该进程的请求,致使该进程的请求被严重地推迟。
        (4)N-SCAN(N步SCAN)算法:这是对SCAN算法的改良,磁头的移动与SCAN算法是一样的,不同的是扫描期间只对那些在扫描开始前已等待服务的请求提供服务。在服务期间,新到达的请求即使在磁头前进方向上也得不到服务,直到下一个新扫描周期开始。N-SCAN算法的实质是把FCFS和SCAN的优点结合起来,以便取得较好的性能。如果新到达的请求按优化次序排列,则下一个扫描周期必然花费最少的磁头移动时间。
        (5)C-SCAN(循环扫描)算法:这是对SCAN算法的另一种改良,是单向服务的N步SCAN算法,C-SCAN算法规定磁头单向移动。C-SCAN算法彻底消除了对两端磁道请求的不公平。
 
       磁盘
        在磁表面存储器中,磁盘的存取速度最快,且具有较大的存储容量,是目前广泛使用的外存储器。磁盘存储器由盘片、驱动器、控制器和接口组成。盘片的两面用来存储信息。驱动器用于驱动磁头(读/写头)沿盘面作径向运动以寻找目标磁道位置,驱动盘片以额定速率稳定旋转,通常是5400~15000r/min(Revolution Per Minute,RPM),并且控制数据的写入和读出。控制器接收主机发来的命令,将它转换成磁盘驱动器的控制命令,并实现主机和驱动器之间数据格式的转换及数据传送,以控制驱动器的读/写操作。一个控制器可以控制一台或多台驱动器。接口是主机和磁盘存储器之间的连接逻辑。
        磁盘存储器也称为硬盘存储器。硬盘存储器具有存储容量大,使用寿命长,存取速度较快的特点。硬盘存储器的硬件包括硬盘控制器(适配器)、硬盘驱动器以及连接电缆。硬盘控制器(Hard Disk Controller,HDC)对硬盘进行管理,并在主机和硬盘之间传送数据。硬盘控制器以适配卡的形式插在主板上或直接集成在主板上,然后通过电缆与硬盘驱动器相连。硬盘驱动器(Hard Disk Drive,HDD)中有盘片、磁头、主轴电机(盘片旋转驱动机构)、磁头定位机构、读/写电路和控制逻辑等。
        为了提高单台驱动器的存储容量,在硬盘驱动器内使用了多个盘片,它们被叠装在主轴上,构成一个盘组;每个盘片的两面都可用作记录面,所以一个硬盘的存储容量又称为盘组容量。
        硬盘的接口方式可以说是硬盘另一个非常重要的技术指标,这点从SCSI硬盘和IDE硬盘的巨大差价就能体现出来,接口方式直接决定硬盘的性能。现在最常见的接口有IDE(ATA)和SCSI两种,此外还有一些移动硬盘采用了PCMCIA或USB接口。
        .IDE(Integrated Drive Electronics):IDE接口最初由CDC、康柏和西部数据公司联合开发,由美国国家标准协会(ATA)制定标准,所以又称ATA接口。普通用户家里的硬盘几乎全是IDE接口的。IDE接口的硬盘可细分为ATA-1(IDE)、ATA-2(EIDE)、ATA-3(Fast ATA-2)、ATA-4(包括UItraATA、Ultra ATA/33、Ultra ATA/66)与Serial ATA(包括Ultra ATA/100及其他后续的接口类型)。基本IDE接口数据传输率为4.1Mb/s,传输方式有PIO和DMA两种,支持总线为ISA和EISA。后来为提高数据传输率、增加接口上能连接的设备数量、突破528MB限制及连接光驱的需要,又陆续开发了ATA-2、ATAPI和针对PCI总线的FAST-ATA、FAST-ATA2等标准,数据传输率达到了16.67MB/s。
        .小型计算机系统接口(Small Computer System Interface,SCSI):SCSI并不是专为硬盘设计的,实际上它是一种总线型接口。由于独立于系统总线工作,所以它的最大优势在于其系统占用率极低,但由于其昂贵的价格,这种接口的硬盘大多用于服务器等高端应用场合。
 
       信息存储
        信息存储是信息系统中非常重要的环节,如果没有信息存储,就不能充分利用已收集、加工所得信息,同时还要耗资、耗人、耗物来组织信息的重新收集、加工。有了信息存储,就可以保证随用随取,为企业信息的多次复用创造条件,从而大大降低了费用。信息存储应当考虑信息存在什么介质行比较合适。例如企业人事方面的档案材料、设备或材料的库存账目应当存于磁盘,以便联机检索和查询。
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