操作系统减少延迟时间的方法和磁盘的管理

Posted 2021-10-19 bfhonor

一、读写操作时间

• 假设要连续读取橙色区域的 2、3、4扇区：
  磁头读取一块的内容（也就是一个扇区的内容）后，需要一小段时间处理，而盘片又在不停地旋转因此，如果2、3号扇区相邻着排列，则读完2号扇区后无法连续不断地读入3号扇区必须等盘片继续旋转， 3号扇区再次划过磁头，才能完成扇区读入。
  
• 结论：磁头读入一个扇区数据后需要一小段时间处理，如果逻辑上相邻的扇区在物理上也相邻，则读入几个连续的逻辑扇区，可能需要很长的“延迟时间”

（一）减少延迟时间的方法：交替编号

• 若采用交替编号的策略，即让逻辑上相邻的扇区在物理上有一定的间隔，可以使读取连续的逻辑扇区所需要的延迟时间更小。
  

（二）磁盘地质结构的设计

1. 思考：为什么？磁盘的物理地址是（柱面号，盘面号，扇区号）而不是（盘面号，柱面号，扇区号）？

• 结论：读取地址连续的磁盘块时，采用（柱面号，盘面号，扇区号）的地址结构可以减少磁头移动消耗的时间

（三）减少延迟时间的方法：错位命名

1. 方案一：若相邻的盘面相对位置相同处扇区编号相同

2. 方案二：错位命名

二、磁盘的管理

（一）磁盘初始化

• Step 1：进行低级格式化（物理格式化），将磁盘的各个磁道划分为扇区。一个扇区通常可分为 头、数据区域（如512B大小）、尾 三个部分组成。管理扇区所需要的各种数据结构一般存放在头、尾两个部分，包括扇区校验码（如奇偶校验、CRC循环冗余校验码等，校验码用于校验扇区中的数据是否发生错误）
• Step 2：将磁盘分区，每个分区由若干柱面组成（即分为我们熟悉的 C盘、D盘、E盘）
• Step 3：进行逻辑格式化，创建文件系统。包括创建文件系统的根目录、初始化存储空间管理所用的数据结构（如 位示图、空闲分区表）

（二）引导块

• 计算机开机时需要进行一系列初始化的工作，这些初始化工作是通过执行初始化程序（自举程序）完成的
  
• 初始化程序程序（自举程序）放在ROM中存在什么问题？
• 万一需要更新自举程序，将会很不方便，因为ROM中的数据无法更改。如何解决呢？
  

（三）坏块的管理

• 坏了、无法正常使用的扇区就是“坏块”。这属于硬件故障，操作系统是无法修复的。应该将坏块标记出来，以免错误地使用到它.