例题:
假设一个有 3 个盘片的硬盘,共有 4 个记录面,转速为 7200 转/分,盘面有效记录区域的外直径为 30cm,内直径为 lOcm,记录位密度为 250位/mm,磁道密度为 8道/mm,每磁道分16个扇区,每扇区 512字节,则该硬盘的非格式化容量和格式化容量约为__(58)__,数据传输率约为__(58)__若一个文件超出一个磁道容量,剩下的部分__(60)__。
(58) A.120MB和1OOMBB.30MB和25MBC. 60MB和50MBD.22.5MB 和 25MB
(59) A.2356KB/sB.3534KB/sC.7069KB/sD.1178KB/s
(60) A.存于同一盘面的其它编号的磁道上B.存于其它盘面的同一编号的磁道上
C.存于其它盘面的其它编号的磁道上D.存放位置随机
58:B 59: D 60: B
RAID存储器(廉价磁盘冗余阵列):基本思想是用多个小的磁盘存储器,通过合理的分布数据,支持多个磁盘同时进行访问,从而改善磁盘存储器的性能。其采用的主要技术:
1. 分块技术:把数据分块写到阵列中的磁盘上;
2. 交叉技术:对分布式的数据采用交叉式进行读写,提高访问速度;
3. 重聚技术:对多个磁盘空间重新编址,数据按照编址后的空间存放;
主要特点如下:
1. 物理上多个磁盘,但操作系统看是一个逻辑磁盘;
2. 数据分布在磁盘阵列中的磁盘存储器上;
3. 采用冗余技术和校验技术提高可靠性,可恢复数据;
4. RAID速度快、容量大、功耗低、价格便宜、容易扩展。
RAID0:无冗余、无校验,具有最高的I/O性能和最高的磁盘空间利用率
RAID1:磁盘镜像、磁盘利用率50%,具有最高的安全性
RAID2:海明码纠错、数据分块、并行访问、适合大批量数据、已很少使用
RAID3:奇偶校验、数据分块、并行访问、单独校验盘
RAID4:奇偶校验、独立存取、单独校验盘、适合访问频繁、传输率低
RAID5:独立存取、无单独校验盘、适合访问频繁、传输率低
Cache存储器:(对系统和应用程序员都是透明的)(重点)
Cache位于主存储器与CPU通用寄存器组之间,全部由硬件来调度,用于提高CPU的数据I/O效率,对程序员和系统程序员都是透明的。Cache容量小但速度快,它在计算机的存储体系中是访问速度最快的层次。
使用Cache改善系统性能的依据是程序的局部性原理,即程序的地址访问流有很强的时序相关性,未来的访问模式与最近已发生的访问模式相似。根据这一局部性原理,把主存储器中访问概率最高的内容存放在Cache中,当CPU需要读取数据时就首先在Cache中查找是否有所需内容,如果有则直接从Cache中读取;若没有再从主存中读取该数据,然后同时送往CPU和Cache。
系统的平均存储周期t3与命中率h有很密切的关系,如下的公式:
t3=h×t1+(1-h)×t2
其中,t1表示Cache的周期时间,t2表示主存的周期时间。
当CPU发出访存请求后,存储器地址先被送到Cache控制器以确定数据是否已在Cache中,若命中则直接对Cache进行访问,否则直接进行主存访问。
Cache的地址映射是指把主存地址空间映射到Cache地址空间,Cache和主存都使用同样大小的块为单位。Cache中常见的映射方法有三种。
Ø 直接映射:一对一,(不需要替换算法)
Ø 全相联映射:多对多
Ø 组相联映射:将块划分成组,主存中的一组与Cache相对应,根据高位地址标志符来访问数据,组相联可以允许相同的Block和word标志,而tag标志不同。
随着程序的执行,访问频繁地区将逐渐迁移,Cache中的内容逐渐变得陈旧,访问命中率下降,就需要更新内容。常用的替换算法有三种。
Ø 随机淘汰法:
Ø 先进先出法FIFO:
Ø 近期最少使用法LRU:
对于这个算法可以从整体上把握,每个的优点、缺点,不需要记算法的过程。
另外,为了保证环存在Cache中得数据与主存中的内容一致,对写操作来说有以下几种方法:
Ø 写直达:同时
Ø 写回:
Ø 标记法
例题:
● 一般来说,Cache 的功能__(53)__。某 32 位计算机的 cache 容量为 16KB,cache 块的大小为16B,若主存与 cache 的地址映射采用直接映射方式,则主存地址为 1234E8F8(十六进制)的单元装入的 cache地址为__(54)__。在下列 cache 替换算法中,平均命中率最高的是__(55)__。
(53) A.全部由软件实现
B.全部由硬件实现
C.由硬件和软件相结合实现
D.有的计算机由硬件实现,有的计算机由软件实现
(54) A. 00 0100 0100 1101 (二进制)
B. 01 0010 0011 0100 (二进制)
C. 10 1000 1111 1000 (二进制)
D. 11 0100 1110 1000 (二进制)
(55) A.先入后出(FILO)算法
B.随机替换(RAND)算法
C.先入先出(FIFO)算法
D.近期最少使用(LRU)算法
虚拟存储器:(重点)(对应用程序员透明)
虚拟存储系统的作用是给程序员一个更大的虚拟的存储空间,其容量可远远超过主存储器的容量,而与辅助存储器容量相当。
我们提供给用户的这个存储器,即在软件编程上可以使用的存储器,就称为虚拟存储器。它的容量即虚拟存储空间,简称虚拟空间。面向虚拟存储器的编程地址称为虚拟地址,或称为逻辑地址。与主存和辅助存储器地址相对应。
为了实现虚拟存储器,需将虚拟存储空间与物理实存空间,按一定的格式分区组织管理,根据管理的方式不同可以分为三种虚拟存储器:页式、段式和段页式。
Ø 页式管理:
Ø 段式管理:
Ø 段页式管理:
此外还可以增加一个小容量的高速存储器实现一种快表查询,而快表和慢表也构成了两级存储器系统
另外,与Cache一样,虚拟存储器系统还需采用一定的调度策略实现主存内容的变换,使当前需要的程序和数据都在主存之中。常用的淘汰算法有:
Ø FIFO算法:选择最先进入主存的页面淘汰
Ø LRU算法:选择在最近一段时间内访问频率最低的页面淘汰
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