🏷️ 知识点：磁盘调度算法
某系统中磁盘的磁道数为 200 (0~199), 磁头当前在 184 号磁道上。用户进程提出的磁盘访问请求对应的磁道号依次为 184, 187, 176, 182, 199。若采用最短寻道时间优先调度算法 (SSTF) 完成磁盘访问，则磁头移动的距离（磁道数）是（ ）。
A. 37 B. 38 C. 41 D. 42
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正确答案：C
最短寻道时间优先算法 总是选择调度与当前磁头所在磁道距离最近的磁道。可以得出访问序列 184,182,187,176,199，从而求出移动距离之和是 0+2+5+11+23=41。
系统总是访问磁盘的某个磁道而不响应对其他磁道的访问请求，这种现象称为磁臂黏着。下列磁盘调度算法中，不会导致磁臂粘着的是（ ）。
A. 先来先服务 (FCFS) B. 最短寻道时间优先 (SSTF) C. 扫描算法 (SCAN) D. 循环扫描算法 (CSCAN)
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正确答案：A
参考 机械硬盘调度算法 ，当系统总是持续出现某个磁道的访问请求时，均持续满足最短寻道时间优先、扫描算法和循环扫描算法的访问条件，会一直服务该访问请求。因此，先来先服务按照请求次序进行调度，比较公平，故选 A。
某硬盘有 200 个磁道（最外侧磁道号为 0），磁道访问请求序列为：130，42，180，15，199，当前磁头位于第 58 号磁道并从外侧向内侧移动。按照 SCAN 调度方法处理完上述请求后，磁头移过的磁道数是（ ）。
A. 208 B. 287 C. 325 D. 382
[tag_link] 正确答案：C SCAN 算法就是电梯调度算法。顾名思义，如果开始时磁头向外移动就一直要到最外侧，然后再返回向内侧移动，就像电梯若往下则一直要下到最底层需求才会再上升一样。当期磁头位于 58 号并从外侧向内侧移动，先依次访问 130 和 199, 然后再返回向外侧移动，依次访问 42 和 15, 故磁头移过的磁道数是：(199-58)+(199-15) = 325。
某磁盘的磁道数为 400（磁道号为 0~399），采用循环扫描算法 (CSCAN) 进行磁盘调度，完成对 200 号磁道的请求后，磁头向磁道号减小的方向移动，若还有 7 个请求，对应的磁道号分别为 300, 120, 110, 0, 160, 210, 399，则完成上述磁盘请求后磁头移动的距离是（ ）。
A. 599 B. 619 C. 788 D. 799
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正确答案：C
在 CSCAN 中，磁头会在一个方向上移动，直到达到磁道的一端，然后立即返回到另一端，再次开始扫描。首先磁头会移动到 160 号磁道，然后依次是 120 号、110 号、0 号，接着磁头移动到开头，然后向磁道号减少的方向移动：依次移动到 399 号、300 号、210 号，完成所有请求后，磁头移动的总距离为：200-160=40；160-110=50；110-0=110；399-0=399；399-300=90；300-210=90；磁头移动的总距离为 40+50+110+399+99+90=788
假设计算机系统采用 CSCAN（循环扫描）磁盘调度策略，使用 2KB 的内存空间记录 16384 个磁盘块的空闲状态。
(1) 请说明在上述条件如何进行磁盘块空闲状态的管理。
(2) 设某单面磁盘的旋转速度为 6000rpm，每个磁道有 100 个扇区，相邻磁道间的平均移动的时间为 1ms。若在某时刻，磁头位于 100 号磁道处，并沿着磁道号增大的方向移动（见下图），磁道号的请求队列为 50, 90, 30, 120，对请求队列中的每个磁道需读取 1 个随机分布的扇区，则读完这个扇区点共需要多少时间？需要给出计算过程。
(3) 如果将磁盘替换为随机访问的 Flash 半导体存储器（如 U 盘、SSD 等），是否有比 CSCAN 更高效的磁盘调度策略？若有，给出磁盘调度策略的名称并说明理由；若无，说明理由。
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1）用 位图 表示磁盘的空闲状态。每位表示一个磁盘块的空闲状态，共需要 16384/32 = 512字 = 512×4字节 = 2KB，正好可放在系统提供的内存中。
2）采用 C-SCAN 调度算法，访问磁道的顺序和移动的磁道数见下表。
| 被访问的下一个磁道号 | 移动距离（磁道数） |
|---|---|
| 120 | 20 |
| 30 | 90 |
| 50 | 20 |
| 90 | 40 |
移动的磁道数为 20+90+20+40 = 170，故总的移动磁道时间为 170ms。由于转速为 6000rpm，则平均旋转延迟为 5ms，总的旋转延迟时间 = 20ms。由于转速为 6000rpm，则读取一个磁道上一个扇区的平均读取时间为 0.1ms，总的读取扇区的时间为 0.4ms。综上，读取上述磁道上 所有扇区所花的总时间为 190.4ms。
3）采用 FCFS 调度策略更高效。因为 Flash 半导体存储器的物理结构不需要考虑寻道时间和旋转延迟，可直接按 I/O 请求的先后顺序服务。