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IO管理大题

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更新于 2026-11-08
— 1319 字
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2019年真题

【2019年题44】(7分)某计算机系统中的磁盘有 300 个柱面,每个柱面有 10 个磁道,每个磁道有 200 个扇区,扇区大小为 512B。文件系统的每个簇包含 2 个扇区。请回答下列问题:

(1)磁盘的容量是多少?

(2)假设磁头在 85 号柱面上,此时有 4 个磁盘访问请求,簇号分别为 100 260、60 005、101 660 和 110 560。若采用最短寻道时间优先(SSTF)调度算法,则系统访问簇的先后次序是什么?

(3)第 100 530 簇在磁盘上的物理地址是什么?将簇号转换成磁盘物理地址的过程是由 I/O 系统的什么程序完成的?

解析:

(1)磁盘容量 = 磁盘的柱面数×每个柱面的磁道数×每个磁道的扇区数×每个扇区的大小 = (300×10×200×512/1024) KB=3×105KB(300 \times 10 \times 200 \times 512 / 1024)\text{ KB} = 3 \times 10^5\text{KB}(300×10×200×512/1024) KB=3×105。

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KB

(2)磁头在 85 号柱面上,对 SSTF 算法而言,总是访问当前柱面距离最近的地址。注意每个簇包含 2 个扇区,通过计算得到,85 号柱面对应的簇号为 85000~85999。通过比较得出,系统最先访问离 85000~85999 最近的 100260,随后访问离 100260 最近的 101660,然后访问 110560,最后访问 60005。顺序为 100260、101660、110560、60005。

(3)第 100530 簇在磁盘上的物理地址由其所在的柱面号、磁头号、扇区号构成。

柱面号 = ⌊簇号/每个柱面的簇数⌋=⌊100530/(10×200/2)⌋=100\lfloor\text{簇号}/\text{每个柱面的簇数}\rfloor = \lfloor 100530 / (10 \times 200 / 2) \rfloor = 100⌊簇号/每个柱面的簇数⌋=⌊100530/(10×200/2)⌋=100。

磁头号 = ⌊(簇号%每个柱面的簇数)/每个磁道的簇数⌋=⌊530/(200/2)⌋=5\lfloor(\text{簇号}\%\text{每个柱面的簇数})/\text{每个磁道的簇数}\rfloor = \lfloor 530 / (200 / 2) \rfloor = 5⌊(簇号%每个柱面的簇数)/每个磁道的簇数⌋=⌊530/(200/2)⌋=5。

扇区号 = 扇区地址%\%%每个磁道的扇区数 = (530×2)%200=60(530 \times 2) \% 200 = 60(530×2)%200=60。

将簇号转换成磁盘物理地址的过程由磁盘驱动程序完成。

心得笔记

  1. 2019年的题,做得非常不舒服。第一问求容量就不能整除2的n次方,单位换到 KB 之后就不好再化大单位,脑子就很懵,有种不踏实感。答案索性写个KB单位,然后用科学计数法,总而言之你对我不仁,我对你不义。
    1. 第二问考磁盘调度算法时,不像常规的题,给的是簇号而非磁道号或者柱面号。于是得将簇号转成柱面号,又懵逼。
    2. 层级存储结构通用的求编号的方法:大容器号(编号从0开始)= ⌊ 小容器编号 ÷ 单个大容器所能容纳的小容器总数 ⌋;余数即为该小容器在当前大容器内的相对编号。例如求某簇所在的柱面号,只需用簇号除以单个柱面包含的簇总数,商即为柱面号,余数即为该簇在当前柱面内的簇偏移量。包括磁盘物理地址、内存分页、Cache 映射,都是这个逻辑。
    3. 计算时不知道这个号从0开始编号还是从1开始编号。这种不确定性非常影响做题心情。不要管,就按从0开始来求。大不了求完说明一下我是从0开始编号的。
    4. 磁盘的逻辑地址,不知道到底想问的是啥。因为物理地址其实就是簇号。而磁盘的物理地址只能表示为第几个柱面、磁头、扇区,但我不确定,这种感觉妨碍了做题。

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