本章节主要介绍磁盘存储器管理的基本原理和计算机系统服务，涵盖磁盘的结构、调度算法、存储空间管理等内容。
一、磁盘结构与访问机制
磁盘是计算机中重要的存储设备，由盘片、磁头、磁道、扇区等组成。磁盘访问时间包括寻道时间、旋转延迟和传输时间。寻道时间是磁头移动到目标磁道所需的时间，旋转延迟是等待目标扇区旋转到磁头下方的时间，传输时间是实际读写数据的时间。
二、磁盘调度算法
磁盘调度算法的目标是减少平均寻道时间，提高磁盘访问效率。常见的调度算法包括：
- 先来先服务（FCFS）：按请求顺序处理，简单但效率低。
- 最短寻道时间优先（SSTF）：优先处理离当前磁头位置最近的请求，可能导致饥饿现象。
- 扫描算法（SCAN）：磁头沿一个方向移动，服务途中的请求，到达一端后反向移动。
- 循环扫描算法（C-SCAN）：类似SCAN，但仅在一个方向上服务请求，返回时直接复位而不服务请求。
- LOOK与C-LOOK算法：改进SCAN和C-SCAN，仅移动到最远的请求位置即反向，减少不必要的移动。
三、磁盘存储空间管理
磁盘存储空间管理涉及文件分配和空闲空间管理。常见的文件分配方法包括：
- 连续分配：文件存储在连续的磁盘块中，访问速度快但易产生外部碎片。
- 链接分配：文件块通过指针链接，无外部碎片但访问效率较低。
- 索引分配：使用索引块记录文件所有块的地址，支持直接访问但增加存储开销。
空闲空间管理方法包括位图、链表和分组链表等，用于跟踪和分配空闲磁盘块。
四、计算机系统服务与磁盘管理
操作系统通过系统服务提供磁盘管理功能，包括：
- 文件系统服务：如文件的创建、读写、删除，以及目录管理。
- 磁盘调度服务：实现上述调度算法，优化磁盘I/O性能。
- 存储空间管理服务：负责分配和回收磁盘空间，防止碎片化。
- 错误处理与恢复服务：检测磁盘错误，并通过冗余机制（如RAID）提高数据可靠性。
五、总结
磁盘存储器管理是操作系统的核心功能之一，直接影响系统性能和用户体验。通过合理的调度算法和存储管理策略，可以有效提升磁盘利用率和数据访问速度。结合计算机系统服务，操作系统能够为用户和应用程序提供高效、可靠的存储支持。学习本章内容有助于深入理解计算机系统的存储管理机制，并为后续学习文件系统、虚拟内存等主题奠定基础。
