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前言
磁盘是广为应用的保存大量数据的存储设备，存储数据的数量级可以达到几百到几千千兆字节，而基于RAM的存储器只能有几百或几千兆字节。不过，从磁盘上读信息的时间为毫秒级，比从 DRAM读慢了10万倍，比从 SRAM读慢了100万倍。。
一、磁盘的构造
1.磁盘构造
磁盘是由盘片构成的。每个盘片有两面或者称为表面，表面覆盖着磁性记录材料。盘片中央有一个可以旋转的主轴，它使得盘片以固定的旋转速率旋转，通常是5400~15000转每分钟。磁盘通常包含一个或多个这样的盘片，并封装在一个密封的容器内。
磁盘的构造如图所示，每个表面由一组成为磁道的同心圆组成。每个磁道被划分为一组扇区，每个扇区包含相同数量的数据位。扇区之间由一些间隙分隔开，间隙中不存储数据位。
2.磁盘容量
一个磁盘上可以记录的最大位数称为它的最大容量，或者简称为容量。磁盘容量是由以下技术因素决定的:
●记录密度:磁道一英寸的段中可以放入的位数。﹒
●磁道密度:从盘片中心出发半径上一英寸的段内可以有的磁道数。
●面密度:记录密度与磁道密度的乘积。
3.磁盘操作
磁盘用读/写头来读写存储在磁性表面的位，而读写头连接到一个转动臂一端。如图所示
通过沿着半径轴前后移动这个转动臂，驱动器可以将读写头定位到一盘面的任何磁道上。这样的机械运动称为寻道，到了期望的磁道上，当磁道的每个位通过它的下面时，读写头可以感知到这个位的值，也可以修改这个位上的值。有多个盘片的磁盘针对每个盘面都有独立的读写头，垂直排列，一致行动。
二、对扇区的访问
对扇区的访问时间有三个主要部分：寻道时间，旋转时间，传送时间
1.寻道时间
寻道时间:为了读取某个目标扇区的内容，传动臂首先将读/写头定位到包含目标扇区的磁道上。移动传动臂所需的时间称为寻道时间。寻道时间依赖于读/写头以前的位置和传动臂在盘面上移动的速度。现代驱动器中平均寻道时间是通过对几千次对随机扇区的寻道求平均值来测量的，通常为3~9ms。一次寻道的最大时间可以高达20ms。
2.旋转时间
旋转时间:一旦读/写头定位到了期望的磁道，驱动器等待目标扇区的第一个位旋转到读/写头下。这个步骤的性能依赖于当读/写
头到达目标扇区时盘面的位置以及磁盘的旋转速度。在最坏的情况下，读/写头刚刚错过了目标扇区，必须等待磁盘转一整圈。因此，最大旋转延迟(以秒为单位)是
3.传送时间
当目标扇区的第一个位位于读/写头下时，驱动器就可以开始读或者写该扇区的内容了。一个扇区的传送时间依赖于旋转速度和每条磁道的扇区数目。因此，我们可以粗略地估计一个扇区以秒为单位的平均传送时间如下
4.例题
考虑如下参数的磁盘
对于磁盘而言，平均旋转延迟为
平均传送时间
整个的访问时间是
总结
访问一个磁盘扇区中512个字节的时间主要是寻道时间和旋转延迟。访问扇区中的第一个字节用了很长时间，但是访问剩下的字节几乎不用时间。
因为寻道时间和旋转延迟大致相等，所以将寻道时间乘2是估计磁盘访问时间的简单而合理的方法。
对存储在SRAM中的一个64 位字的访问时间大约是4ns，对 DRAM的访问时间是60ns。因此，从内存中读一个512个字节扇区大小的块的时间对SRAM来说大约是256ns，对DRAM来说大约是4000ns。磁盘访问时间，大约10ms，是SRAM的大约40000倍，是DRAM的大约2500倍。
参考书籍：深入理解计算机系统（第三版）
标签：计算机系统,存储,扇区,旋转,磁道,时间,磁盘,盘片 来源： https://blog.csdn.net/m0_46445670/article/details/111810934
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