操作系统——磁盘设备管理

一、磁盘的结构

其实在上个学期学习计算机组成原理的时候，我写过一篇博客计算机组成原理——辅助存储器

这篇博客中有关于磁盘的介绍和一些计算，由于本课是操作系统，这里我根据王道考研讲解的磁盘设备，再总结一下，主要的侧重点还是有点不同。

1、磁盘、磁道和扇区

2、盘面和柱面

3、磁盘的物理地址

磁盘块的物理地址是用三个参数来表示的。也就是说要在磁盘上访问一个扇区，必须给出其柱面号、磁头号（盘面号）和扇区号，这称为扇区的物理地址，即物理扇区号。由物理扇区号表示的扇区称为绝对扇区。为了方便，操作系统通常将其转变为连续的逻辑扇区号加以管理。
这里解释一下磁头号，这是我们老师对其的称呼，也有人习惯称其为盘面号或者是磁道号，我个人更倾向于称其为盘面号，毕竟扇区在盘面上，称其为对应的磁头，感觉很奇怪？这里姑且还是称为磁头号吧。

编址方式为：对整个磁盘从柱面0到最后一个柱面增加，在柱面上按磁道号增加，在磁道上按扇区号增加。

磁盘块号的组成形式：

设一块为一扇，则磁盘块号及其物理三地址之间可按以下式子转换:

注意这里的磁头数是磁道数，也就是说这里的磁盘是固定头磁盘，每一个磁道都有一个磁头。
(1)已知块号，则磁盘驱动用的三地址：
     柱面号＝[块号/（磁头数×扇区数）]
     磁头号＝[(块号mod(磁头数×扇区数))/扇区数]
     扇区号＝(块号mod(磁头数×扇区数))mod 扇区数

(2)已知磁盘块物理地址，则磁盘块号：
块号＝柱面号×(磁头数×扇区数)＋磁头号×扇区数＋扇区号

上课的时候我看到上面的式子是有些疑惑的，但后来我对照着磁盘块号的组成形式就很快明白了。

设磁盘组共有n个柱面，编号顺序为0、1、2、…、n-1；共有m个磁头，编号顺序为0、1、2、…、m-1；每个磁道内的k个信息块从1开始编号，依次为1、2、…、k。现用x表示逻辑磁盘块号，用a，b，c分别表示任一逻辑磁盘块的柱面号、磁头号、磁道内块号，则x与a，b，c可通过如下公式进行转换：
x=k*m*a+k*b+c
a=(x-1) DIV (k*m)
b=((x-1) MOD (k*m)) DIV k
c=((x-1) MOD (k*m)) MOD k +1

注意这里扇区的编号是从1开始的，所以x需要-1