大容量存储器结构-精选.ppt

大容量存储器结构-精选
概念
二级存储器
三级存储器
磁带, 可移动磁盘设备 (软盘, CD-ROM)
主要用于备份， 长期存储, 大数据集, 与其他系统进行文件交换
那什么是“主”存储器?
RAM
存储层次
CPU
大容量存储器结构-精选
概念
二级存储器
三级存储器
磁带, 可移动磁盘设备 (软盘, CD-ROM)
主要用于备份， 长期存储, 大数据集, 与其他系统进行文件交换
那什么是“主”存储器?
RAM
存储层次
CPU 寄存器
Cache
内存
磁盘
可移动 媒体
网络存储
速度
快慢
磁盘结构
磁盘结构
按逻辑块的一维数组方式进行编址
特别的，每块512字节
逻辑块映射到磁盘 扇区
转换机制（块号 到 柱面/磁道/扇区） (block # to cylinder/track/sector)
磁盘结构
假设一个磁盘有200个柱面，每个柱面有10个磁道，每个盘面被划分成8个扇区，所有的编号都从“0”开始
每个柱面的块数＝磁道*扇区数＝10*8＝80
块总数＝柱面数*每柱面块数＝200*10*8
逻辑块“1002”对应磁盘哪个柱面、磁道和扇区？
柱面＝1002/80＝12，余数＝1002％80＝42
磁道＝42/8＝5
扇区＝42％8＝2
磁盘结构
转换是复杂的，因为
每个磁道的扇区数不是常数 – 最外磁道的扇区数可能比最内磁道的多40%的
如果存在扇区，空闲扇区必须替代
磁盘技术改善
每个磁盘成千个柱面
每个磁道多余100个扇区 (磁盘的外部区域)
磁盘调度
SSTF调度算法
最短查找时间优先
为最靠近磁头当前位置的请求服务
请求队列 - 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67, 初始位置 53
time
14
37
53
65
98
122
124
183
67
SSTF调度算法
服务顺序为53, 65, 67 , 37, 14, 98, 122, 124, 183,
结果磁头运动只要236个柱面
与 SJF CPU调度类似, 可能导致一些请求饿死
请求可能在任何时间到达，悬而未决的请求使队列可能变长
FCFS的一个改进, 但不是最佳的
SSTF调度算法
算法特点
可以得到比较好的吞吐量
较低的平均响应时间
对用户的服务请求响应机会不是均等的
对中间磁道的访问请求将得到最好的服务，对内外两侧磁道的服务随偏离中心磁道的距离而越来越差
不适用于服务请求多的情况
有些请求的响应时间不可预见，可能无限延迟
SCAN调度算法
“电梯算法"
磁头在一个方向上运动, 在途中为请求服务, 直到到达磁盘末端, 然后反向（移动）
请求队列- 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67, 初始位置 53
time
14
37
53
65
98
122
124
183
67
SCAN调度算法
服务顺序：53, 37, 14, 65, 67, 98, 122, 124, 183 导致磁头运动只要208个柱面
如果在队列中出现的请求(所请求的柱面)正好在磁头前面, 它马上被服务
但是如果请求正好在磁头后面， 那么（该请求）必须等待，直到（磁头）臂移动到磁盘末端，反个方向，然后移回来
SCAN调度算法
算法特点
基本克服了SSTF策略的服务于中间磁道和响应时间变化比较大的缺点
具有SSTF策略的优点，即吞吐量比较大，平均响应时间比较小
算法要求除了知道磁头的当前位置，还必须知道磁头的运动方向
由于摆动式扫描方法，两侧仍低于中间，只是不那么严重
C-SCAN调度算法
循环扫描策略(单向调度Circular SCAN，CSAN)
假设当磁头到达磁盘的末端时, 大部分的新请求将会在磁盘的另一端(0开始), 所以移回到那儿
time
14
37
53
65
98
122
124
183
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LOOK & C-LOOK调度算法
Like SCAN & C-SCAN
但是（磁头）只移动到当前为服务队列的最远端, 而不是磁盘的末端
在继续移动之前，先查看请求
time
14
37
53
65
98
122
124
183
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磁盘调度算法的性能分析
性能分析
哪一个更好?
SSTF 比较通用，性能一般，因为它是在FCFS上的改进
SCAN（电梯） & C-SCAN （单向）在（高）负载系统中性能更好, 因为他们不可能导致饿死
性能分析
对任一种调度算法, 性能主要依赖于请求的