【磁盘存储器】
磁盘存储器是计算机系统中最重要的存储设备，其中存放了大量的文件
对文件的读写操作都涉及到对磁盘的访问，磁盘 I/O 速度高低和磁盘系统可靠性，直接影响到系统的性能
磁盘设备包含一到多个物理盘片，每个盘片分一或两个存储面，每个盘面上有若干磁道，每条磁道由从逻辑上划分了若干扇区（盘块）
为方便处理，每条磁道存储容量相同，由于磁盘密度规定为单位英寸上存储的位数，因此内层磁道的密度较外层磁道的密度要高
对于固定磁头磁盘来说，每磁道具有一磁头；对于移动磁头来说，每磁盘具有一磁头
【磁盘访问时间】
磁盘设备在工作时以恒定速率旋转，为了读写，磁头必须能移动到所指定的磁道上，并等待所指定扇区的开始位置旋转到磁头下，然后再开始读写数据
因此，可将对磁盘的访问时间分为以下三部分：
1.寻道时间
寻道时间是将磁头移动到指定磁道上所经历的时间，该事件是启动磁臂的时间 s 与磁头移动 n 条磁道时间的总和
其中，$m$ 是一常数，与磁盘驱动器的速度有关，对于一般磁盘，$m=0.2$，对于高速磁盘，$m \leq 0.1$
2.旋转延迟时间
旋转延迟时间是指定扇区移动到磁头下所经历的时间
不同的磁盘类型旋转速度不同，软盘为 $300r/min$，硬盘为 $7200r/min - 15000r/min$，对于旋转延迟时间而言，硬盘的 $T_{\tau}≈2ms$，软盘的 $T_{\tau}≈50ms$
3.传输时间
传输时间是从磁盘读写数据所经历的时间，其大小于每次读写的字节数 b 和旋转速度有关
其中，$r$ 为磁盘每秒的转数，$N$ 为一条磁道上的字节数
当一次读写的字节数相当于半条磁道上的字节数时，$T_{\tau} = T_t$
综上，访问时间为：
【磁盘调度算法】
为减少对文件的访问时间，应采取一种最佳的磁盘调度算法，以使得各进程对磁盘的平均访问时间最小
先来先服务
先来先服务（First Come First Service，FCFS）算法，是最简单的调度算法，其根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度
该算法公平、简单，每个进程的请求都能依次得到处理，不会出现某一进程的请求长期得不到满足的情况，但此算法未对寻到进行优化，使得平均寻到时间可能较长
最短寻道时间优先
最短寻道时间优先（Shortest Seek Time First，SSTF）算法，每次选择访问磁道与当前磁头所在磁道最近的进程，这样使得每次寻道时间最短，但无法保证平均寻道时间最短
该算法对中间磁道有利，但可能会使得低优先级进程长期处于饥饿状态
扫描算法
扫描（Scan）算法是在 SSTF 算法的基础上修改得来的，其可以防止低优先级进程出现饥饿现象
该算法规定磁头移动方向，每次要访问的对象应在磁道之外，又是距离最近的，这样从里向外地访问，直到无更外的磁道需要访问时，才将磁臂自外向里移动
循环扫描算法
循环扫描（Cycle Scan，C-SCAN）算法，是在 SCAN 算法的基础上修改得来的
对于 SCAN 算法来说，其具有较好的寻道功能，且可以防止饥饿现象，但当磁头刚从里向外移动越过了某磁道时，恰有一进程要访问该磁道，此时进程必须等待，待磁头继续从从里向外扫描完后再返回来，才能处理该进程的要求，使得该进程的请求被大大地推迟
为减少上述的延迟，C-SCAN 规定磁头单向移动，即当从里向外访问再无更外的磁道时，返回最里的磁道，再次从里向外访问
LOOK 算法与 C-LOOK 算法
采用 SCAN 算法和 C-SCAN 算法时，磁头总是严格的从盘面的一端到另一端
在 SCAN 算法和 C-SCAN 算法的基础上，规定磁头移动只需要到达最远端的一个请求即可返回，由此有了 LOOK 算法与 C-LOOK 算法
【磁盘的管理】
磁盘初始化
一个新的磁盘只是一个含有磁性记录材料的空白盘，在其存储数据前，需要将其分成扇区，以便磁盘控制器能进行读写操作，这个过程被称为低级格式化，即物理分区
之后，为了令磁盘能够存储文件，操作系统还需要将自己的数据结构记录在磁盘上，第一步将磁盘分为由多个柱面组成的分区（C 盘、D 盘等），第二步对物理分区进行逻辑格式化，即创建文件系统
逻辑格式化会令操作系统会将初始的文件系统数据结构存在磁盘上，这些数据结构包括空闲空间、已分配空间、初始为空的目录
引导块
计算机启动时，需要运行一个被称为自举程序的初始化程序，其会初始化 CPU、寄存器、设备控制器、内存等硬件，接着启动操作系统
为此，该程序应能够找到磁盘上的操作系统内核，并将其装入内存，同时转移到起始大弟子，从而开始操作系统的运行
自举程序通常保存在 ROM 中，为避免改变自举代码需要改变 ROM 的问题，因此只在 ROM 中保留很小的自举装入程序，将完整功能的自举程序保存在磁盘的启动块上
拥有启动分区的磁盘就被称为启动磁盘
坏块
由于磁盘有移动部件且容错能力错，因此容易导致一个或多个扇区损坏，部分磁盘甚至出厂时就存在坏扇区
根据所使用的磁盘和控制器，对这些坏块有多种处理方式：
- 简单磁盘（如电子集成驱动器 IDE）：可手工处理，执行逻辑格式化时扫描磁盘检查坏扇区，在 FAT 表上标明，程序不会使用这些坏块
- 复杂磁盘（如小型计算机系统接口 SCSI）：磁盘控制器维护磁盘坏块链表，其在出厂前的低级格式化时已经初始化，同时在使用过程中不断更新
此外，低级格式化时，会将一些块保留备用，这些块对操作系统透明，磁盘控制器可以使用备用块来逻辑代替坏块，这种方法称为扇区备用
