磁盘存储器 · 融合风（象牙 + Obsidian 入口）

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磁盘存取时间 = 寻道时间 + 旋转延迟 + 数据传输时间。平均寻道 ≈ 最大寻道时间 / 3；平均旋转延迟 = 转半圈的时间 = $30 / \text{RPM}$ 秒。记录密度分位密度、道密度、面密度。

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项目	值
记录密度	道密度、位密度、面密度
存取时间	寻道时间 + 旋转延迟 + 数据传输时间
平均寻道	≈ 最大寻道时间 / 3

1. 基本结构 ▾

磁盘片（Platter）：表面涂有磁性材料的圆盘
磁头（Head）：读写数据的电磁转换装置
磁道（Track）：盘片上同心圆的数据存储区域
扇区（Sector）：磁道上等分的数据块，通常 512B 或 4KB
柱面（Cylinder）：所有盘片上同一半径的磁道集合
主轴电机（Spindle Motor）：驱动盘片旋转

2. 关键性能参数 ▾

参数	含义	典型值
位密度	每英寸磁道上的比特数	—
道密度	每英寸的磁道数	—
面密度	位密度 $\times$ 道密度	—
存储容量	磁头数 $\times$ 柱面数 $\times$ 每道扇区数 $\times$ 每扇区字节数	—
转速 RPM	每分钟转数	5400 / 7200 / 10000 / 15000
平均寻道时间	磁头移到目标磁道的时间	3–12 ms
平均旋转延迟	等待目标扇区转到磁头下	转半圈时间
数据传输率	单位时间传输的数据量	—

3. 存取时间计算 ▾

$$T_a = T_{seek} + T_{rotational} + T_{transfer} + T_{other}$$

平均寻道时间

$$T_{seek} = \frac{最大寻道时间 + 最小寻道时间}{3}$$

（平均寻道时间约为最大寻道时间的 1/3）

平均旋转延迟

$$T_{rotational} = \frac{1}{2} \times \frac{60}{RPM}\text{(秒)}$$

数据传输时间

$$T_{transfer} = \frac{每扇区字节数}{转速 \times 每道字节数}$$

4. 手算示例 ▾

例 1 容量：4 个盘片（8 个记录面），每面 500 磁道，每道 100 扇区，每扇区 512B → $8 \times 500 \times 100 \times 512 = 200\text{MB}$。

例 2 平均存取时间：7200 RPM，平均寻道 8ms，每道 16 扇区 × 512B = 8KB。

平均旋转延迟 = (60/7200)/2 = 4.17ms
数据传输率   = (7200/60) × 8KB = 960KB/s
读 1 扇区传输时间 = 512B / 960KB/s = 0.52ms
总存取时间 = 8 + 4.17 + 0.52 = 12.69ms

例 3 地址位数：4 面（2 位）、200 道（8 位）、50 扇区（6 位）→ 共 16 位。

5. 磁盘调度算法 ▾

FCFS（先来先服务）：按到达顺序，简单但寻道时间长
SSTF（最短寻道优先）：选离当前磁头最近的请求，可能饥饿
SCAN（电梯）：单方向移动，到端点反向，公平高效
C-SCAN（循环扫描）：只单向服务，到端点快速返回起点
LOOK / C-LOOK：不走到端点，到该方向最远请求即反向

6. 手算示例：磁盘调度 ▾

磁头当前在 53 号磁道，请求队列：98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67。

FCFS : 53→98→183→37→122→14→124→65→67   总移动 = 640 道
SSTF : 53→65→67→37→14→98→122→124→183  总移动 = 236 道
SCAN : 53→65→67→98→122→124→183→37→14  总移动 = 299 道
C-SCAN:53→65→67→98→122→124→183→(回0)→14→37  总移动 = 350 道

7. 固态硬盘（SSD）对比 ▾

特性	HDD	SSD
存储介质	磁性碟片	NAND Flash
随机读取	慢（寻道 + 旋转）	快（无机械）
顺序读取	较快	很快
寿命	机械磨损	写入次数有限
价格	便宜	较贵
抗震	差	好

记忆卡片 ▾

平均旋转延迟怎么算？

转半圈时间 = $(60/\text{RPM})/2 = 30/\text{RPM}$ 秒。

平均寻道是最大寻道的多少？

约 1/3（不是 1/2）。

SCAN 与 SSTF 谁更公平？

SCAN 更公平；SSTF 可能让远请求饥饿。

磁盘地址由哪些部分组成？

柱面号（磁道号）+ 磁头号（面号）+ 扇区号。

存取时间的三大组成？

寻道时间 + 旋转延迟 + 传输时间。

C-SCAN 与 SCAN 区别？

C-SCAN 只单向服务，到端点回起点而非反向。

交互动画 · 磁盘调度磁头移动 ▾

选择一种调度算法，查看磁头移动轨迹与总寻道道数

磁头起点：53 ｜请求：98,183,37,122,14,124,65,67