42.Устройство жесткого диска. Алгоритмы планирования запросов к жесткому диску fcfs, sstf, scan, look, их сравнение.

Несмотря на огромное разнообразие жестких дисков, все они имеют в основе одно и то же устройство. Внутри корпуса жесткого дика на одной единственной оси установлено несколько магнитных пластин, сделанных из металла и пластика. С обеих сторон пластины покрыты тонким слоем магнитного материала. Магнитные пластины закреплены на оси и вращаются на ней как единое целое. Ось приводится во вращение специальным двигателем, обеспечивающим требуемую частоту вращения, например 5400 об ⁄мин, 7200 об ⁄мин, или же 10000 об ⁄мин. Скорость вращения пластин влияет на время поиска и скорость передачи данных.

Над каждой стороной каждой магнитной пластины находится собственная головка чтения и записи. Все головки соединены воедино и движутся совместно, радиально относительно пластин. Таким образом обеспечивается быстрый доступ к любой точке любой пластины. Жесткие диски отличаются друг от друга следующими характеристиками:

Емкостью, то есть объемом информации, которая помещается на жесткий диск.

Быстродействием - временем доступа к данным и скоростью чтения ⁄ записи данных на диске.

Интерфейсом - типом контроллера, к которому подсоединяется жесткий диск.

Алгоритм First Come First Served (FCFS)

Простейшим алгоритмом, к которому мы уже должны были привыкнуть, является алгоритм First Come First Served (FCFS) – первым пришел, первым обслужен. Все запросы организуются в очередь FIFO и обслуживаются в порядке поступления. Алгоритм прост в реализации, но может приводить к достаточно большим общим временам обслуживания запросов.

Алгоритм Short Seek Time First (SSTF).

Алгоритм Short Seek Time First (SSTF) – короткое время поиска первым - как раз и исходит из этой позиции. Для очередного обслуживания будем выбирать запрос, данные для которого лежат наиболее близко к текущему положению магнитных головок. Естественно, что при наличии равноудаленных запросов, решение о выборе между ними может приниматься из различных соображений, например по алгоритму FCFS.

Алгоритмы сканирования (SCAN, C-SCAN, LOOK, C-LOOK)

В простейшем из алгоритмов сканирования – SCAN – головки постоянно перемещаются от одного края диска до его другого края, по ходу дела обслуживая все встречающиеся запросы. По достижении другого края направление движения меняется, и все повторяется снова. Пусть в предыдущем примере в начальный момент времени головки двигаются в направлении уменьшения номеров цилиндров. Тогда мы и получим порядок обслуживания запросов, подсмотренный в конце предыдущего раздела. Последовательность перемещения головок выглядит следующим образом:

63->55->31->23->14->10->7->0->67->84

и всего головки переместятся на 147 цилиндров.

Если мы знаем, что обслужили последний попутный запрос в направлении движения головок, то мы можем не доходить до края диска, а сразу изменить направление движения на обратное:

63->55->31->23->14->10->7->67->84

и всего головки переместятся на 133 цилиндра. Полученная модификация алгоритма SCAN получила название LOOK.