一. 流水线1流水线周期: MAX(time) 流水线执行过程中最长的一段2流水线时间理论公式指令的全部执行时间 (n-1)*流水线周期实践公式(kn-1)*流水线周期 k:指令个数n是执行次数3吞吐率: 指令个数/流水线执行时间4最大吞吐率1/流水线周期5加速比不使用流水线执行时间/使用流水线执行时间6流水线效率流水线各段处于工作时间的时空区/流水线中各段总的时空区例1一段流水线4指令分别为2ns4ns3ns2ns执行100次二. 时钟周期时钟周期 1/CPU时钟频率主频三. 缓冲T送入缓冲区M缓冲区到用户区 C处理时间 n个数单缓冲TMC(n-1)*max(TM,C)双缓冲TMC(n-1)*max(T,M,C)四. 磁盘磁盘访问时间 寻道 旋转延迟 数据传输例1某磁盘有100个磁道磁头每移动1个磁道需要6ns逻辑相邻数据块平均磁道为10每块旋转100ns传输20ns求读取100块的总时长计算步骤1.单块寻道时长 10*6 60ns2.单块总时长 60 10020 180ns3.100块总时长100*180ns 18000ns考试核心坑点寻道时间磁头移动磁道消耗只有磁头换磁道才产生旋转延迟每读一块几乎都要有除非刚好扇区就在磁头下传输时间每块必算审题关键词“逻辑相邻块平均相隔 xx 磁道”每读一块都要产生对应寻道开销“物理连续的块”只第一次寻道后面不再寻道如果题目改成只寻一次道答案就是T寻道 n*旋转传输 60100*1002012060ns五. 磁盘调度算法例1磁头初始位置在50号磁道请求序列为90、30、70、10、60分别用FCFS、SSTF、SCAN求寻道长度FCFS 先来先服务50-90-30-70-10-60SSTF 最短寻道优先50-60-70-90-30-10SCAN电梯算法50-60-70-90-30-10FCFS 计算(90-50)(90-30)(70-30)(70-10)(60-10) 250SSTF 计算(60-50)(70-60)(90-70)(90-30)(30-10) 120SCAN计算(60-50)(70-60)(90-70)(90-30)(30-10) 120如果 SCAN 初始方向给的是向减小结果就不一样。考试没有说明方向默认向磁道号增大。旋转延迟与传输时间例2磁盘转速7200转/分钟每个磁道100个扇区每个扇区512字节求1.平均旋转延迟2.读取一个扇区的传输时间例3某磁盘寻道5ms转速10000转/分传输速率100MB/s读取一个4kb的文件需要移动两个磁道求总访问时间平均旋转延迟永远是半圈时间六.死锁计算公式最小资源数 n × (m - 1) 1n进程数m每个进程所需的最大资源数七.文件系统例1某文件系统采用混合索引结构包含8个直接索引项、1个一级间接索引项、1个二级间接索引项。已知磁盘块大小为8KB每个地址指针占4字节。求该结构支持的最大文件大小。1. 计算单个索引块可存储的指针数磁盘块大小 8KB 8×1024B 8192B每个指针4B因此 单个索引块的指针数 8192B / 4B 2048 个。各层级索引的容量计算直接索引8个直接项 → 8×8KB 64KB。一级间接索引1个索引块 → 2048×8KB 16384KB。二级间接索引1个一级索引块 → 2048个二级索引块 → 2048×2048×8KB 33554432KB。总最大文件大小总和 64KB 16384KB 33554432KB 33570880KB约32.02GB。例2某文件系统含10个直接索引、1个一级间接、1个二级间接、1个三级间接。磁盘块大小4KB指针占4字节。求最大文件大小。单个索引块指针数 4×1024B / 4B 1024 个。各层级容量直接索引10×4KB 40KB。一级间接1024×4KB 4096KB。二级间接1024×1024×4KB 4194304KB。三级间接1024×1024×1024×4KB 4294967296KB。总和 40 4096 4194304 4294967296 4299165736KB约4TB。例3.磁盘块大小1KB指针占2字节。某文件用5个直接块 1个一级间接块存储。求其磁盘空间利用率数据区/总占用空间。单个索引块指针数 1×1024B / 2B 512 个。数据区大小5个直接块 512个间接块 → (5512)×1KB 517KB。总占用空间数据区 1个一级索引块 → 517KB 1KB 518KB。利用率 517/518 ≈ 99.8%。例4.索引结构含5个直接块、1个一级间接、1个二级间接。磁盘块8KB指针4字节。若文件逻辑块号为2050该块在第几级索引中单个索引块指针数 8×1024/4 2048 个。各层级覆盖的逻辑块号范围直接索引0~4共5块。一级间接5 ~ (52048-1) 5~2052共2048块。二级间接2053及以后。逻辑块号2050属于5~2052因此在一级间接索引中。8. 位示图例页内大小 4kb存储内存 16gb位示图占多少 kb9. 无噪声信道例信号带宽 3000HZ32 种信号无干扰状态下最大传输速率是多少 kbs 软考架构-计算
一. 流水线1流水线周期: MAX(time) 流水线执行过程中最长的一段2流水线时间理论公式指令的全部执行时间 (n-1)*流水线周期实践公式(kn-1)*流水线周期 k:指令个数n是执行次数3吞吐率: 指令个数/流水线执行时间4最大吞吐率1/流水线周期5加速比不使用流水线执行时间/使用流水线执行时间6流水线效率流水线各段处于工作时间的时空区/流水线中各段总的时空区例1一段流水线4指令分别为2ns4ns3ns2ns执行100次二. 时钟周期时钟周期 1/CPU时钟频率主频三. 缓冲T送入缓冲区M缓冲区到用户区 C处理时间 n个数单缓冲TMC(n-1)*max(TM,C)双缓冲TMC(n-1)*max(T,M,C)四. 磁盘磁盘访问时间 寻道 旋转延迟 数据传输例1某磁盘有100个磁道磁头每移动1个磁道需要6ns逻辑相邻数据块平均磁道为10每块旋转100ns传输20ns求读取100块的总时长计算步骤1.单块寻道时长 10*6 60ns2.单块总时长 60 10020 180ns3.100块总时长100*180ns 18000ns考试核心坑点寻道时间磁头移动磁道消耗只有磁头换磁道才产生旋转延迟每读一块几乎都要有除非刚好扇区就在磁头下传输时间每块必算审题关键词“逻辑相邻块平均相隔 xx 磁道”每读一块都要产生对应寻道开销“物理连续的块”只第一次寻道后面不再寻道如果题目改成只寻一次道答案就是T寻道 n*旋转传输 60100*1002012060ns五. 磁盘调度算法例1磁头初始位置在50号磁道请求序列为90、30、70、10、60分别用FCFS、SSTF、SCAN求寻道长度FCFS 先来先服务50-90-30-70-10-60SSTF 最短寻道优先50-60-70-90-30-10SCAN电梯算法50-60-70-90-30-10FCFS 计算(90-50)(90-30)(70-30)(70-10)(60-10) 250SSTF 计算(60-50)(70-60)(90-70)(90-30)(30-10) 120SCAN计算(60-50)(70-60)(90-70)(90-30)(30-10) 120如果 SCAN 初始方向给的是向减小结果就不一样。考试没有说明方向默认向磁道号增大。旋转延迟与传输时间例2磁盘转速7200转/分钟每个磁道100个扇区每个扇区512字节求1.平均旋转延迟2.读取一个扇区的传输时间例3某磁盘寻道5ms转速10000转/分传输速率100MB/s读取一个4kb的文件需要移动两个磁道求总访问时间平均旋转延迟永远是半圈时间六.死锁计算公式最小资源数 n × (m - 1) 1n进程数m每个进程所需的最大资源数七.文件系统例1某文件系统采用混合索引结构包含8个直接索引项、1个一级间接索引项、1个二级间接索引项。已知磁盘块大小为8KB每个地址指针占4字节。求该结构支持的最大文件大小。1. 计算单个索引块可存储的指针数磁盘块大小 8KB 8×1024B 8192B每个指针4B因此 单个索引块的指针数 8192B / 4B 2048 个。各层级索引的容量计算直接索引8个直接项 → 8×8KB 64KB。一级间接索引1个索引块 → 2048×8KB 16384KB。二级间接索引1个一级索引块 → 2048个二级索引块 → 2048×2048×8KB 33554432KB。总最大文件大小总和 64KB 16384KB 33554432KB 33570880KB约32.02GB。例2某文件系统含10个直接索引、1个一级间接、1个二级间接、1个三级间接。磁盘块大小4KB指针占4字节。求最大文件大小。单个索引块指针数 4×1024B / 4B 1024 个。各层级容量直接索引10×4KB 40KB。一级间接1024×4KB 4096KB。二级间接1024×1024×4KB 4194304KB。三级间接1024×1024×1024×4KB 4294967296KB。总和 40 4096 4194304 4294967296 4299165736KB约4TB。例3.磁盘块大小1KB指针占2字节。某文件用5个直接块 1个一级间接块存储。求其磁盘空间利用率数据区/总占用空间。单个索引块指针数 1×1024B / 2B 512 个。数据区大小5个直接块 512个间接块 → (5512)×1KB 517KB。总占用空间数据区 1个一级索引块 → 517KB 1KB 518KB。利用率 517/518 ≈ 99.8%。例4.索引结构含5个直接块、1个一级间接、1个二级间接。磁盘块8KB指针4字节。若文件逻辑块号为2050该块在第几级索引中单个索引块指针数 8×1024/4 2048 个。各层级覆盖的逻辑块号范围直接索引0~4共5块。一级间接5 ~ (52048-1) 5~2052共2048块。二级间接2053及以后。逻辑块号2050属于5~2052因此在一级间接索引中。8. 位示图例页内大小 4kb存储内存 16gb位示图占多少 kb9. 无噪声信道例信号带宽 3000HZ32 种信号无干扰状态下最大传输速率是多少 kbs