第11章 儲存裝置 與其管理
儲存裝置 作業系統如何取得檔案，就和儲存裝置有關，其中的原理包含了很多細節，例如磁碟輸出入工作的排序、儲存裝置的格式化、開機區域的管理等 儲存裝置的容量越來越大，種類也越來越多元化 作業系統對於大型儲存裝置的管理機制比以前複雜多了，還好對使用者而言，由於視窗介面的人性化，倒不受這些發展的影響，反而覺得作業系統越來越好用
硬碟機的外觀以及拆除外殼之後內部的長像
磁性儲存(magnetic recordings)的基本原理
磁頭的結構
多個磁盤與磁頭的配置情況
硬碟機的技術 硬碟機技術進步的關鍵在於磁碟儲存密度的提昇 使磁碟體積縮小，而磁頭與磁碟表面距離越接近，就可以讓密度增加 磁碟的轉速、排線的介面以及處理的電路等也對磁碟的效能產生很大的影響
IBM 350儲存設備的外觀 (資料來源：www-03.ibm.com)
硬碟構造簡圖
磁碟組織中各主要名稱的定義
磁碟定址方式 CHS(cylinder-head-sector) LBA(logical block address) 通常在電腦系統的BIOS中都會記載每個磁碟的磁柱數目、磁頭數目與磁區數目 CHS以磁柱編號、磁頭編號再加上磁區編號來定址 LBA採用簡化的方式，直接給每個磁區一個序號
邏輯結構與實體結構的對應
磁碟裝置的連接與運作
硬碟使用的各種排線
磁碟排程的原理與方法 磁碟使用的效率決定於資料存取速度和所花費的時間 由於作業系統中同時有許多程序在執行，磁碟的使用很頻繁 當磁碟資料的請求增加以後，作業系統就面臨了排程（scheduling）的問題，也就是決定處理請求的順序，使系統的效率保持在最佳的狀況
SSTF排程法
FCFS的排程法
SCAN的排程法
LOOK排程法 SCAN和C-SCAN的排程法中，磁頭都是走到末端後才會往另一個方向走，或是從頭開始 LOOK排程法和C-LOOK排程法分別對應於SCAN和C-SCAN兩種方法，主要的差異在於LOOK和C-LOOK會在到達末端前先判定是否中間還有請求，假如沒有的話，就立刻往另一個方向走（或從另一端的第一個請求開始），節省了最後一個請求和末端之間的旅行距離
磁碟的格式化 先將磁碟分割（partition）成幾個由磁柱組成的區域 然後針對每個區域進行邏輯格式化（logical formatting），也就是在上頭建立檔案系統（file system） 完成這兩個驟以後，分割的區域可以當做一個獨立的磁碟一樣來使用
開機（boot）磁區 電腦剛開機的時候會執行第一個程式，這個開機程式（bootstrap program）對電腦的各成分做初始化（initialization）的處理，然後從磁碟上找到作業系統核心，載入記憶體中執行 開機程式也可以放在唯讀記憶體（ROM, read-only memory）中，如此一來將可省略一些初始化的步驟，而且程式本身不受電腦病毒的影響
切換空間（swap space）的管理 虛擬記憶體（virtual memory）把磁碟空間的一部分當成主記憶體來用，由於磁碟存取的速度比記憶體要慢很多，虛擬記憶體會消耗一些CPU的工作時間，切換空間是用來改善虛擬記憶體技術的效率 切換空間的用法有很多種，有些切換空間把整個程序內含（process image）都儲存起來，有的則是以資料頁的方式，把從主記憶體中移出的資料暫存在資料頁中 切換空間到底要多大決定於主記憶體的大小、虛擬記憶體的大小，以及虛擬記憶體使用的方式
磁碟穩定性的管理 電腦裡的磁碟發生問題的機率很高，一旦有嚴重的損壞發生，往往需要一段時間來復原和補救 有各種和磁碟穩定性相關的技術，希望能在磁碟損壞時馬上恢復操作，不致發生資料遺失的現象 最著名的方法是磁碟陣列（RAID, Redundant Array of Independent Disks），將資料同時儲存在好幾個磁碟上
磁碟陣列
磁碟陣列 鏡射（Mirroring） 檢查碼（Parity）
RAID level 0
RAID level 1
RAID level 3
RAID level 4
RAID level 0+1
各種記憶體的特徵與記憶體架構
第三級的儲存裝置 （tertiary-storage device） 軟性磁碟（floppy disk） 光碟（optical disk） 磁帶（tape）
作業系統的介面