磁盘访问代价

 名词解释

簇：多个扇区集结形成簇，簇是文件分配的最小单位。
 
rpm：Rotations per minute， 表示每分钟多少转。
 
访问磁盘中信息的主要代价一般是寻道时间。其中，寻道时间又可以分为磁道-磁道寻道时间和随机访问平均寻道时间：
  磁道-磁道寻道时间：
    磁头从一个磁道移到相邻磁道的最短时间
  随机访问平均寻道时间：
    一次随机访问的平均寻道时间

 部分工作说明

平均情况下，磁盘需要旋转半圈才能使要读取的第一个扇区处于I/O磁头之下，并且再旋转一圈完成整个磁道的读取。（即通常要转1.5圈）

 例题(通过题目来了解计算方法)

有一个16.8GB的磁盘(名义上)，分布在10个盘片上，那么每个盘片上都有1.68GB。
其中每个盘面有13085个磁道，每个磁道有256个扇区(经格式化)，每个扇区有512字节的大小。
磁盘-磁盘寻道时间是2.2ms，随机访问平均寻道时间是9.5ms。
假定操作系统维护的簇大小是8个扇区(4kb)，则每个磁道有32个簇(256/8)。
磁盘的旋转速率是5400rpm(即90转/s，即11.1ms/转)。
 
如果一个文件的长度是1MB，并分成了2048个记录，则每个记录的长度为512字节(1024*1024/2048)并等于扇区大小。则这个文件应当存储在256个簇中(2048/256)。
求读取该文件所花费的时间。

 解

   若文件的存储方式是填充8个相邻的所有扇区

该方式下，读取第一个扇区的代价就是第一个扇区的寻道时间(第一次一般是进行随机寻道)，
然后等待初始旋转延迟(转半圈)，接下来就是文件的读取时间(需要磁盘再旋转一圈)，即总共转了(一点五圈)。
则读取第一个磁道花费时间：
			9.5 + 11.1 × 1.5 = 26.2 ms
接下来，由于剩下的七个磁道之间都是相邻的，故只需要磁道-磁道寻道时间。
则剩下的七次每次读一个磁道花费时间：
			2.2 + 11.1 × 1.5 = 18.9 ms
因此，总花费时间为：
			26.3 + 7 × 18.9 = 158.5 ms

   若文件的存储方式是文件的簇随机分布在整个磁盘

该方式下，需要为每一个簇完成一次寻道，并紧接着一个旋转延迟(磁盘旋转半圈)。
一旦簇的第一个扇区旋转到I/O磁头下，只需要很少的时间就可以读取簇了，因为只有8/256的磁道需要旋转到磁头下。
此时不用再转一整圈来读取数据啦，只需要1/32圈(8/256)就可以读完数据啦。
则每次读一个簇花费时间：
			9.5 + 11.1 × (0.5 + 1/32) = 15.4 ms
因此，总花费时间为：
			256 × 15.4 = 3942.4 ms