在软考中级网络工程师考试中，磁盘技术指标计算题是一个重要的考点。理解和掌握这些计算公式对于备考至关重要，因为它们不仅涉及到理论知识，还要求考生具备实际计算能力。本文将详细介绍磁盘常见技术指标的计算公式，并通过具体示例来帮助考生更好地理解和掌握这些知识点。
一、双面盘片的计算
在磁盘存储中，盘片数量是一个基本参数。双面盘片的计算需要特别注意，因为最外层的两面通常是保护层，不用于数据存储。因此，我们在计算双面盘片的有效存储面时，需要减去这两个保护面。
- N：表示磁盘的总面数。
- 由于磁盘的最外面一层通常用于保护，因此实际用于数据存储的面数比理论上的双面盘片数少2。
假设一个磁盘有4个盘片，那么有效的存储面数为：
二、非格式化容量
非格式化容量指的是磁盘在没有经过任何格式化处理时的理论最大存储容量。它取决于磁盘的位密度、最内圈的直径以及磁盘上的总磁道数。非格式化容量通常大于格式化后的实际存储容量，因为格式化过程会占用部分存储空间用于存储管理信息。
- 位密度：每毫米可存储的位数。
- 最内圈直径：磁盘最内圈的直径。
- 总磁道数：磁盘上所有磁道的总数。
- 公式中的 (\pi) 用于计算最内圈的周长。
假设位密度为250位/毫米，最内圈直径为10厘米，总磁道数为6400，则非格式化容量为：
三、总磁道数
总磁道数是决定磁盘容量的重要参数之一。它不仅与磁盘的记录面数相关，还受到磁道密度和磁盘直径的影响。理解总磁道数的计算有助于准确估算磁盘的存储能力。
- 记录面数：磁盘的记录面数量，即有效存储面数。
- 磁道密度：每毫米的磁道数。
- 外直径和内直径：磁盘的外圈和内圈的直径。
假设一个磁盘有8个记录面，磁道密度为10道/毫米，外直径为30厘米，内直径为10厘米，则总磁道数为：
四、每面磁道数
每面磁道数是指在每个存储面上可以容纳的磁道数量。这一指标直接影响到磁盘的总磁道数，从而影响磁盘的总存储容量。
- 计算每个存储面上可以容纳的磁道数量，通常用于进一步计算磁盘的总存储能力。
假设外径为30厘米，内径为10厘米，道密度为10道/毫米，则每面磁道数为：
五、每道位密度与每道信息量
在磁盘存储中，每道位密度是一个决定每道存储量的关键指标。每道信息量则是根据位密度和内径周长计算得出的，代表每道可以存储的数据量。
- 内径周长：磁盘内圈的周长，计算公式为 (\pi \times \text{直径})。
- 位密度：每毫米的位数。
假设内径为10厘米，位密度为250位/毫米，则每道信息量为：
六、格式化容量
格式化容量是指磁盘在经过格式化处理后实际可用的存储容量。格式化过程中，一部分存储空间会被用于存储文件系统元数据，因此格式化容量通常低于非格式化容量。
公式1：
公式2：
- 每道扇区数：每个磁道上的扇区数量。
- 扇区容量：每个扇区的字节数。
假设每道有16个扇区，每个扇区容量为512字节，总磁道数为6400，则格式化容量为：
七、平均传输速率与数据传输率
平均传输速率和数据传输率是衡量磁盘读写速度的重要指标。通常，磁盘的外圈速率快于内圈速率，因此数据传输率通常取两者的平均值。
平均传输速率公式：
数据传输率公式：
外圈速率公式：
内圈速率公式：
- 最内圈直径：磁盘最内圈的直径。
- 盘片转速：以转/分钟（RPM）为单位。
- 外圈速率和内圈速率：分别代表磁盘外圈和内圈的数据传输速率。
假设外径为30厘米，内径为10厘米，位密度为250位/毫米，转速为7200 RPM，则外圈速率为：
内圈速率为：
数据传输率为：
八、存取时间与处理时间
存取时间和处理时间是衡量磁盘访问效率的重要指标。它们直接影响到数据的读写速度和系统的整体性能。
存取时间
存取时间指的是从发出访问请求到数据开始被传输到主存储器的时间。存取时间包括两个主要部分：寻道时间和等待时间。
- 寻道时间：磁头移动到目标磁道所需的时间。
- 等待时间：磁盘旋转到目标扇区所需的时间。
处理时间是指完成数据记录或读取操作所需的总时间。它不仅包括等待时间，还包括记录或读取数据的处理时间。
- 记录处理时间：记录数据所需的时间，最少为0，最长为磁盘旋转周期的一部分。
假设一个磁盘的寻道时间为5毫秒，等待时间为3毫秒，记录处理时间为2毫秒，则：
九、移动道数（或扇区）
移动道数或扇区数是指磁头在磁盘上移动的距离，以磁道或扇区为单位。这一指标对于计算寻道时间和等待时间至关重要。
- 目标磁道（或扇区）：需要访问的磁道或扇区编号。
- 当前磁道（或扇区）：磁头当前所在的磁道或扇区编号。
如果磁头当前位于第50磁道，需要移动到第75磁道，则：
十、寻道时间
寻道时间是指磁头从当前磁道移动到目标磁道所需的时间。寻道时间与移动道数及每道的移动时间密切相关。
- 移动道数：磁头需要移动的磁道数量。
- 每经过一磁道所需时间：磁头移动跨越一个磁道所需的时间，通常以毫秒为单位。
如果磁头需要移动25道，每道的移动时间为0.1毫秒，则：
十一、等待时间
等待时间是指磁盘旋转到目标扇区所需的时间。等待时间取决于磁盘的旋转速度和磁道上的扇区布局。
- 移动扇区数：磁盘旋转过程中，磁头需要等待的扇区数量。
- 每转过一扇区所需时间：磁盘旋转一圈所需时间除以每圈的扇区数。
假设磁盘每转过一扇区需要0.05毫秒，移动扇区数为60，则：
十二、读取时间
读取时间是指从发出读取请求到数据完全读取到主存储器所需的时间。读取时间包括等待时间、寻道时间和读取数据的时间。
- 等待时间：磁盘旋转到目标扇区的时间。
- 寻道时间：磁头移动到目标磁道的时间。
- 读取时间（数据传输时间）：实际读取数据所需的时间，取决于数据量和传输速率。
假设等待时间为3毫秒，寻道时间为2.5毫秒，读取数据所需时间为1.5毫秒，则：
十三、数据读出时间
数据读出时间是指从发出数据读取请求到数据被完全传输到主存储器所需的总时间。它综合了等待时间、寻道时间和数据传输时间。
- 等待时间：磁盘旋转到目标扇区的时间。
- 寻道时间：磁头移动到目标磁道的时间。
- 读取时间：实际读取数据的时间。
假设等待时间为4毫秒，寻道时间为3毫秒，读取时间为2毫秒，则：
十四、减少等待时间
减少等待时间是提高磁盘访问效率的重要手段。通过优化数据的存储和访问顺序，可以显著减少等待时间，提升系统性能。
策略：
- 调整读取顺序：将频繁访问的数据存储在磁盘的外圈区域，因为外圈的旋转速度快，减少等待时间。
- 数据预取：预测将要访问的数据并提前加载，减少等待时间。
- 缓存技术：利用高速缓存存储最近访问的数据，减少对磁盘的直接访问需求。
- 优化磁盘调度算法：采用更高效的磁盘调度算法，如电梯算法（SCAN），减少磁头移动和等待时间。
假设系统优化后，将常用数据从内圈移动到外圈，减少了平均等待时间，从原来的3毫秒降低到2毫秒，则：
相比优化前的存取时间8毫秒，显著提高了访问速度。
十五、平均等待时间
平均等待时间是指在所有可能的访问请求中，磁盘平均需要等待的数据旋转时间。它是衡量磁盘响应速度的重要指标。
- 当磁头可以自由选择顺时针或逆时针方向旋转时，最长等待时间为半圈，最短等待时间为0。
- 平均等待时间为最长等待时间和最短等待时间的平均值。
假设磁盘每转一圈需要10毫秒，则：
十六、平均寻道时间
平均寻道时间是指磁头从一个磁道移动到另一个磁道的平均时间。它反映了磁头在不同磁道之间移动的效率。
- 最大磁道的平均最长寻道时间：通常计算为从最外圈到圆心的平均寻道时间。
- 最短寻道时间：通常为磁头在同一磁道时的寻道时间，接近于0。
假设最长外径寻道时间为4毫秒，圆心寻道时间为1毫秒，则：
