磁盘是由表面涂有磁性物质的金属或塑料构成的圆形盘片，通过一个称为磁头的导体线圈从磁盘中存取数据。在读/写操作期间，磁头固定，磁盘在下面高速旋转。每个盘面对应一个磁头，磁臂可以沿着半径方向移动。磁盘上的一系列同心圆称为磁道，磁道沿径向又分成大小相等的多个扇区，盘片上与盘片中心有一定距离的所有磁道组成了一个柱面。因此，磁盘上的每个物理块可以用柱面号、磁头号和扇区号表示。

磁盘驱动器

磁盘的数据布局

对于磁盘，可以从不同的角度进行分类。将磁盘分成硬盘和软盘、单片盘和多片盘、固定头磁盘和活动头（移动头）磁盘等。下面仅对固定头磁盘和移动头磁盘做些介绍：磁头相对于盘片的径向方向固定的，称为固定头磁盘，每个磁道一个磁头；磁头可移动的，称为活动头磁盘，磁头臂可来回伸缩定位磁道。

1.磁盘结构中的信息

①引导控制块：通常为分区的第一块，若该分区没有操作系统，则为空。

②分区控制块。其中包括分区的详细信息，如分区的块数、块的大小、空闲块的数目和指针等。

③目录结构。采用目录文件组织。

④文件控制块。其中包括文件的信息，如文件名、拥有者、文件大小和数据块位置等。

2.磁盘的访问时间

磁盘的访问时间T_a表示为：访问时间=寻道时间+旋转延迟+传输时间

(1)寻道时间T_s

磁盘接收到读指令后，磁头从当前位置移动到目标磁道位置，所需时间为寻道时间T_s。该时间是启动磁臂的时间s与磁头移动n 条磁道所花费时间的总和，m 为每移动一个磁道所需时间，即

T_s = m×n+s

式中，m 为常数，与磁盘驱动器的速度有关，通常题目会给出，约为0.2ms。若题目没有给出磁臂的启动时间，则忽略不计(为了简化计算，总是被忽略)。

(2)旋转延迟T_r

旋转磁盘、定位数据所在的扇区所需的时间为旋转延迟T_r。设磁盘的旋转速度为r，则

这里T_r的物理意义就是磁盘旋转半周的时间，通常题目的问法是“每个磁道读取1个随机分布的扇区"，正因为这个“随机”，所以取旋转长度的平均期望值，也就是半周，所以平均旋转延迟就是磁盘旋转半周的时间。

(3)传输时间T_t

从磁盘上读取数据的时间为传输时间T_t。传输时间取决于每次读写的字节数b 和磁盘的旋转速度，即

式中，r为转速；N 为一个磁道上的字节数。

总平均存取时间T_a可以表示为

虽然这里给出了总平均存取时间的公式，但是这个平均值是没有太大实际意义的，因为在实际的磁盘I/O操作中，存取时间与磁盘调度算法密切相关。调度算法直接决定寻找时间，从而决定总的存取时间。

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