磁盘在读写数据时的访问速度称为磁盘的动态属性。这是衡量一个磁盘性能的重要数据。数据访问时间或速度的计算并不简单,而这种计算不仅依赖于磁盘的旋转速度,而且还依赖于在访问开始时读写磁头所处的位置。数据访问时间也有几种衡量办法。
寻道时间(seek time)指的是把读写磁头移动到所要求的磁道位置所需要的平均时间。实际的寻道时间则依赖于在读写请求收到时读写磁头所处的位置和磁头需要移动的距离。但由于没有办法在收到访问要求时获知这些数据,因此我们常常使用平均寻道时间这个概念。平均寻道时间则是通过测量来决定。该数值将有赖于磁盘驱动器组件的物理尺寸和磁头进行加速和减速的快慢程度。寻道时间通常在8ms~20ms内,并且在近年来没有多少变化
。
磁道到磁道的访问时间(track-to-track time)衡量的是磁头从一个磁道移动到一个相邻磁道所需要的时间
。这个时间通常在2毫秒~3毫秒内。该时间在有的资料上也称为柱面切换时间(cylinder switch time)或磁道切换时间。
旋转延迟时间指的是在磁头到达所要求的磁道位置后,等待所要求的扇面旋转到磁头下方的平均时间。若平均来讲,所需要的扇面将在磁头刚刚移动到所需磁道时处于离磁头半圈远的距离,旋转延迟通常为旋转时间的一半。当前磁盘驱动器的旋转速度所处的范围为每分钟3500转到10000转,因此旋转延迟的范围在3ms~8.57ms内。
平均访问时间是寻道时间加上旋转延迟。
爆发速度衡量的是在磁头到达所需扇面后,磁盘驱动器输出或接收数据的最大速度。这个数值等于磁头发送数据位流的速度(如果系统里其他部分也能以此速度产生或接收数据)。
可持续数据速度则指的是在一段可持续时间内数据可以被访问的速度。这个参数在设计那些必须进行大文件实时访问(如视频或音频数据)的系统时非常重要。如前面所说,这个数值可以从磁盘驱动器的规格上进行估算,但该数值也需要经过实际测试的验证。不可预见的因素有可能影响这个可持续数据的速度。例如,许多磁盘驱动器周期性地进行磁头校正操作,在这段时间内,磁头将在盘面上移动并进行校正,因此不能在这段时间内接收任何数据读写要求。如果磁头校正在可持续文件传输中间发生,则其造成的数据访问中断可能是难以接受的。一些制造商正在推出“多媒体”磁盘驱动器。这种磁盘系统在进行可持续数据访问时将暂停任何磁头校正操作。
例如,假定某一磁盘有8个盘面,每个盘面有1024个磁道,每一个磁道则有64个扇面。我们还假定磁盘的扇面尺寸为1KB。平均寻道时间为8ms,磁道到磁道的访问时间为1.5ms,磁盘驱动器旋转速度为7200rpm。对处于一个磁柱上的磁道进行访问时无须移动读写磁头。
1.请问该磁盘驱动器的容量为多少?
答:容量=8×1024×64×1MB=512MB
2.请问该磁盘驱动器的平均访问时间为多少?
因为:旋转延迟=旋转时间/2=[(60×1000)/7200]/2ms=4.17ms所以:平均访问时间=寻道时间+旋转延迟=(8+4.17)ms=12.17ms
3.如果每个扇面的尺寸为512B,请估算该磁盘驱动器传送一个5MB尺寸的文件所需的时间。
答:为方便计算,假定这个文件为连续存放,即用完一个磁柱后才用下一个磁柱,而在一个磁柱上,磁道一个一个地连续存放,而在磁道上,扇面一个一个地连续存放。假定其起始地址为扇面号#0,盘面号#0,和磁柱号#i。由于1MB=1024KB,而一个扇面为512B,一个5MB尺寸的文件将需要10240个扇面。该文件占住的空间将从磁柱i,盘面0,扇面0开始,到磁柱i+19,盘面8,扇面63结束。我们还假定磁盘驱动器的缓冲区的尺寸为无限大(即系统其他部分能以磁盘数据传输速度相同的速度接收数据)。
在上述假设下,磁盘驱动器需要8ms的时间进行寻道操作,即找到磁柱i需要8ms的时间,4.17ms时间用于等待0号扇面旋转到磁头下方,8×(60/7200)×1000×66.67ms的时间来读取该磁柱上所有8个磁道的数据。然后,磁头将花费1.5ms的时间移动到下一个相邻的磁道(即磁道切换时间)。假定在访问每个新磁道时都有一个旋转延迟,则我们有:访问时间≈[8+20×(4.17+66.67+1.5)-1.5]ms≈1453.3ms
4.请问该磁盘驱动器的爆发传输速度为多少?