- 存储系统
- CPU基本概念
- 可靠性的计算
- 流水线
多级存储：一般cpu 寄存器、由高速缓存、内存、外存三级构成。
内存编址
内存编址：RAM 存取方式需对每个存储单元进行编址、通常使用字节编址、也就是一个内存单元存放字节的大小，例如地址从A4000H~CBFFFH 则表示（CBFFFH-A4000H)+1个字节，即28000H字节。如果芯片的容量是4K*4b,那么一共需要个芯片。
步骤1：将16进制数转换为十进制数
首先，将16进制数 28000H 转换为十进制数。根据16进制到十进制的转换规则：
- 2 ->
2 × 16^4 - 8 ->
8 × 16^3 - 0 ->
0 × 16^2 - 0 ->
0 × 16^1 - 0 ->
0 × 16^0
因此，28000H 转换成十进制数为：
2×164+8×163+0×162+0×161+0×1602×164+8×163+0×162+0×161+0×160
=2×65536+8×4096+0+0+0=2×65536+8×4096+0+0+0
=131072+32768=131072+32768
=163840=163840
这意味着 28000H 表示的字节数为 163840 字节。
步骤2：将字节数转换为KB
1 KB (kilobyte) 等于 1024 字节。因此，要将字节数转换为KB，我们需要将字节数除以 1024。
163840÷1024=160163840÷1024=160
因此，28000H 表示的字节数转换为KB为 160 KB。
总结
28000H表示的字节数为 163840 字节。- 163840 字节等于 160 KB。
160KB/(4K*4b)=160K*8b/(4K*4b)=80（片）
例子
地址编号从80000H 到BFFFFH且按字节地址的内存容量是（256）KB，若用16K*4bit 的存储芯片构成该内存，共需（32）片。
BFFFF-8000H+1 =40000H
40000H 转换成十进制为4*16的4次方等于256KB 、256KB/(16KB*4bit)=32
好的，让我们将16进制数 40000H 表示的字节数转换为千字节（KB）。
步骤1：将16进制数转换为十进制数
首先，将16进制数 40000H 转换为十进制数。根据16进制到十进制的转换规则：
- 4 ->
4 × 16^4 - 0 ->
0 × 16^3 - 0 ->
0 × 16^2 - 0 ->
0 × 16^1 - 0 ->
0 × 16^0
因此，40000H 转换成十进制数为：
4×164+0×163+0×162+0×161+0×1604×164+0×163+0×162+0×161+0×160
=4×65536+0+0+0+0=4×65536+0+0+0+0
=262144=262144
这意味着 40000H 表示的字节数为 262144 字节。
步骤2：将字节数转换为KB
1 KB (kilobyte) 等于 1024 字节。因此，要将字节数转换为KB，我们需要将字节数除以 1024。
262144÷1024=256262144÷1024=256
因此，40000H 表示的字节数转换为KB为 256 KB。
总结
40000H表示的字节数为 262144 字节。- 262144 字节等于 256 KB。
磁盘的调度算法
- 1、先来先服务算法
- 2、最短寻道时间优先
- 3、扫描算法（电梯调度）
- 4、循环扫描算法
假定磁盘有 200 个柱面，编号 0~199 ， 如果在访问 143 号柱面的请求者服务后，当前正在访问125 号柱面的服务请求， 如果请求队列的先后顺序是： 86 ， 147 ， 91 ， 177 ， 94 ， 150 ， 102 ， 175 ， 130 ； 试问： 为完成上述请求， 下列算法存取臂移动的总量是多少？并算出存取臂移动的顺序。
先来先服务：的算法访问柱面的移动顺序为： 86 ， 147 ， 91 ， 177 ， 94 ， 150 ， 102 ， 175 ， 130
最短寻道优先算法：移动顺序为：130、147、150、175、177、102、94、91、86
扫描算法（电梯调度算法）：这里要注意磁盘运行的方向从143-125可以理解为电梯向下、在向下的过程中最近的为102、94、91、86、130、147、150、175、177。
循环扫描算法：是对扫描算法的改进、143-125（自里向外结束后又从最里面向外）那么顺序为：130、147、150、175、177（这里最外层结束后又从最内开始）、86、91、94、102
在磁盘调度管理中，应先进行移臂调度，再进行旋转调度（也就是扇区由小到大访问）。假设磁盘移动臂位于21号柱面上，进程的请求序列如下表所示。如果采用最短移臂调度算法，那么系统的响应序列应为（ ）。
首先按照寻道最短优先进行访问柱面号的顺序号为：21-23-17-32-38 ，23柱面按扇区从小到在访问为（2、8、3）17柱面按扇区访问顺序为（5、7、1或者5、1、7）；32柱面访问顺序为（4、6）38柱面为顺序为9 因此响应序列为2、8、3、5、7、1、4、6、9
磁盘工作原理
在磁盘上存储数据的排列方式会影响服务的总时间。假设每个磁道被划分成10个物理 块，每个物理块存放1个逻辑记录。逻辑记录R1，R2，…，R10存放在同一个磁道上，记录的排列顺序如下表所示
假定磁盘的旋转速度为10ms/周，磁头当前在R1的开始处。若系统顺序处理这些记录， 使用单缓冲区，每个记录处理时间为2ms，则处理这10个记录的最长时间为 （27） ；若对存储数据的排列顺序进行优化，处理10个记录的最少时间为 （28） 。（2021年下半年第27、28题）
1、R1:处理时间为：10ms/周 也就是一个10物理块每个使用了1ms 加个处理时间为2ms = 3ms 、处理完R1此时磁头位置R4、再处理R2需要经过8个物理块（R4->R2 4、5、6、7、8、9、10、1)每个需要1秒也就是要8秒；加上处理完R2需要时间3秒等于11秒。也就是除R1外其它物理块每个需要11（3+8）秒，合计需要3+11*9=102秒。
2、如果对数据排列进行优化，每个处理3秒、合计为3*10=30秒，也就是R4存放R2依此类推。
在磁盘上存储数据的排列顺序会影响 I/O 服务的总时间。假设每道划分成 10 个物理块，每块存放 1 个逻辑记录。逻辑记录 R1、R2、…、R10 存放在同一个磁盘上，记录的安排顺序如下表示：
假定磁盘的旋转速度为 30ms/周，磁头当前处在 R1 的开始处。若系统顺序处理这些记录，使用单缓冲区，每个记录处理时间为 6ms，则处理这 10 个记录的最长时间为（4）；若对信息存储进行优化后，处理 10 个记录的最少时间为（5）。
举例：
假设某计算机的字长为32位，该计算机文件管理系统磁盘空间管理采用位示图，记录磁盘的使用情况，若磁盘的容量为300GB，物理块的大小为4MB，那么位示图的大小为（2）个字节。（2020年）
（2）A.2400 B.3200 C.6400 D.9600
答案：A
解析：字长为32位，表示1个字记录32位物理块
已知磁盘容量为300GB，物理块大小为4MB
则计算物理块数=300*1024/4=76800（个）
位示图大小=76800/32=2400
位视图是用来表示磁盘块使用状况的概念，一个字表示32个物理块的使用的使用状况、计算位视图的大小，需要将物理块的大小除以32，得到的结果即为位视图的大小。
步骤1：计算磁盘的物理块数量
首先，我们需要计算磁盘的物理块总数。磁盘的容量为300GB，物理块的大小为4MB。
- 磁盘容量 = 300GB
- 物理块大小 = 4MB
将磁盘容量转换为MB，以便与物理块大小单位一致：
300GB=300×1024MB=307200MB
磁盘的物理块总数为：
物理块总数=磁盘容量物理块大小=307200MB/4MB=76800
这意味着磁盘共有76800个物理块。
步骤2：计算位示图所需的位数
位示图中的每一个位代表一个物理块的状态（使用或未使用）。因此，位示图需要的位数等于磁盘的物理块总数。
位示图位数=物理块总数=76800位示图位数=物理块总数=76800
步骤3：计算位示图的字节数
字长为32位，表示1个字记录32位物理块 76800/32=2400
CPU 主频
cpu主频=外频*倍频
串联和并联系统可靠性
串联可靠性：R=r1*r2*r3（有个的部件工作异常，整个系统瘫痪）
并联可靠性：R=1-(1-r1)*(1-r2)*(1-r3)（有冗余的作用，例如有多个内存条，多个CPU）
进程管理的核心内容
总结：系统中有N个并发进程、若规定每个进程需要申请R个某类资源、则当系统提供K=n*(R-1)+1个同类资源时、无论采用何种方式申请使用，一定不会发生死锁。
https://www.cnblogs.com/wkfvawl/p/11598647.html
内存-页面转换算法
进程P有8个页面，页号分别为0-7，页面大小为4K，假设系统给进程P分配了4个存储块P，进程P的页面变换表如下所示。表中状态位等于1和0分别表示页面在内存和不在内存。若进程P要访问的逻辑地址为十六进制5148H,则该地址经过变换后，其物理地址应为十六进制（ ）；如果进程P要访问的页面6不在内存，那么应该淘汰页号为（ ）的页面。
磁盘寻道时间、存取时间、
盘存取时间由三个主要部分组成：寻道时间、旋转延迟时间和数据传输时间。如果磁盘的转速提高一倍，会对其中的旋转延迟时间和数据传输时间产生影响，但对寻道时间没有直接影响。下面我们详细分析这三部分：
1. 寻道时间（Seek Time）
定义：寻道时间是指磁头移动到目标磁道所需的时间。
影响：寻道时间主要取决于磁头的机械运动速度，与磁盘的转速无关。因此，即使磁盘的转速提高一倍，寻道时间也不会发生变化。
2. 旋转延迟时间（Rotational Latency）
定义：旋转延迟时间是指磁盘旋转到目标扇区位于磁头下方所需的时间。
影响：旋转延迟时间与磁盘的转速直接相关。磁盘的转速提高一倍，意味着磁盘的旋转周期减半。因此，旋转延迟时间也会减半。
3. 数据传输时间（Transfer Time）
定义：数据传输时间是指从磁盘读取或写入数据所需的时间。
影响：数据传输时间与磁盘的转速和数据传输速率有关。转速提高一倍，意味着数据传输速率也会提高一倍，因此数据传输时间会减半。
总结
寻道时间：不变
旋转延迟时间：减半
数据传输时间：减半
因此，如果磁盘的转速提高一倍，总的磁盘存取时间将会显著减少，主要是因为旋转延迟时间和数据传输时间都减半了。寻道时间虽然没有变化，但整体存取时间的减少仍然会带来性能的提升。
机械磁盘性能指标
计算机中机械硬盘的性能指标包括磁盘转速及容量、平均寻道时间。
硬盘平均访问时间=平均寻道时间+平均等待时间。
1）平均寻道时间：硬盘磁头从一个磁道移动到另一个磁道所需要的平均时间。它描述硬盘读取数据的能力，单位为毫秒。
2）平均等待时间：数据所在的扇区转到磁头下方的平均时间。一般认定，平均等待时间=1/2×磁盘旋转一周的时间。
SSD性能指标，如IOPS、带宽、延迟、顺序读写和随机读写性能