系统架构设计师-计算机系统基础知识(2)
目录
一、存储管理
1、页式存储
2、段式存储
3、段页式存储
二、磁盘管理
1、先来先服务FCFS
2、最短寻道时间优先SSTF
三、文件系统
1、文件基本概念
2、文件的类型:
3、索引文件结构
4、位示图
四、性能指标
五、性能设计
1、阿姆达尔定律
六、性能评估
1、Web服务器性能评估
2、系统监视
一、存储管理
1、页式存储
将程序与内存划分为同样大小的块,以页为单位将程序调入内存。
【优点】利用率高,碎片小,分配及管理简单。
【缺点】增加了系统开销;可能产生抖动现象。

高级程序语言使用逻辑地址;
运行状态,内存中使用物理地址。
逻辑地址 = 页号 + 页内地址
物理地址 = 页帧号(块号) + 页内地址
例如:页内存储系统中,每个页的大小为4KB。
逻辑地址是:10 1100 1101 1110
对应的物理地址应该是?
答:因为每个页大小为4KB,等于2的12次方,所以逻辑地址的后12位是页内地址,前两位是也号,10是二进制转为十进制是2,对应上图6号块,6转换为二进制为110,所以物理地址是 110 1100 1101 1110。

因为有6个页号,但内存中之分配了4个页帧号,所以会有页面淘汰问题,页面淘汰时优先淘汰状态位为1且访问位为0(最近未被访问)的页面,如果访问位筛选出多个为0页面,此时考虑修改位为0的优先淘汰。
2、段式存储
按用户作业中的自然段来划分逻辑空间,然后调入内存,段的长度可以不一样。
【优点】多道程序共享内存,各段程序修改互不影响。
【缺点】内存利用率低,内存碎片浪费大。

逻辑地址转物理地址:
合法段地址:(0,25K)
非法段地址:(0,35K)
因为0号段的段长只有30K,35K会溢出。
3、段页式存储
段式与页式的综合体。先分段,再分页。1个程序可以有若干个段,每个段中可以有若干个页,每个页的大小相同,但每个段的大小不同。
【优点】空间浪费小、存储共享容易、存储保护容易、能动态连接。
【缺点】由于管理软件的增加,复杂性和开销也随之增加,需要的硬件以及占用的内存也有所增加

二、磁盘管理

存取时间 = 寻道时间 + 等待时间,寻道时间是指磁头移动到磁道所需的时间;等待时间为等待读写的扇区转到磁头下方所用的时间。

读取磁盘数据的时间应该包括以下三个部分:
(1)找磁道的时间。
(2)找块(扇区)的时间,即旋转延迟时间。
(3)传输时间。
例题:
答:((10 * 10)+ 100 + 2)* 100 = 20200
选择 D
1、先来先服务FCFS
按顺序访问磁道。

2、最短寻道时间优先SSTF
优先访问移动距离最短的磁道号,如果距离相同则判断扇区号,小的优先,不需要关注磁头号。

例题:

答案:C
三、文件系统
1、文件基本概念
文件(File)是具有符号名的、在逻辑上具有完整意义的一组相关信息项的集合,例如,一个源程序、一个目标程序、编译程序、一批待加工的数据和各种文档等都可以各自组成一个文件。
一个文件包括文本体和文件说明。
(1)文件体是文件真实的内容。
(2)文件说明是操作系统为了管理文件所用到的信息,包括文件名、文件内部标识、文件类型、文件存储地址、文件长度、访问权限、建立时间和访问时间等。
2、文件的类型:
(1)按文件的性质和用途分类可将文件分为系统文件、库文件和用户文件。
(2)按信息保存期限分类可将文件分为临时文件、档案文件和永久文件。
(3)按文件的保护方式分类可将文件分为只读文件、读/写文件、可执行文件和不保护文件。
(4)UNIX系统将文件分为普通文件、目录文件和设备文件(特殊文件)。
例题:
答案:A
3、索引文件结构
默认有13个节点,前10个存放数据盘,为直接索引,后3个存放索引盘,分别为一级间接索引、二级间接索引、三级间接索引。

例题:
答:1KB = 1024B,1024 / 4 = 256
因为数组0 - 5为直接地址索引,所以一级简介索引范围应该是6 - 261.
所以答案(1)应该为 A。因为含有二级索引,二级索引的长度为256的平方,也就是65536,再加上一级索引的256,再加直接地址索引的6,等于65798,答案(2)选D。
4、位示图
利用二进制的一位来表示磁盘中的一个盘块的使用情况。当其值为“0”时,表示对应的盘块空闲;为“1”时,表示已经分配。

例题:

答:1GB = 1024MB,300GB = 300 * 1024 = 307200
307200 / 32 = 9600,答难选D。
拓展问题:若物理块从0号开始编号,某页面放置在1023号物理块,则它在几号字,几号位?
答:因为物理块从0号开始编号,且放置在1023块,所以是放在第1024个物理块,1024 / 32 = 32,所以是放在了第32个字,的最后一号位,因为是从0开始编号,所以是第31个字的第31号位。
四、性能指标



五、性能设计

1、阿姆达尔定律

答案:B
六、性能评估



1、Web服务器性能评估
(1)在Web服务器的测试中,反映其性能的指标主要有:最大并发连接数、响应延迟和吞吐量等。
(2)常见的Web服务器性能评测方法有基准性能测试、压力测试和可靠性测试。
2、系统监视
进行系统监视通常有3种方式:一是通过系统本身提供的命令,如UNIX/Linux系统中的W、ps、last、Windows中的netstat等;二是通过系统记录文件查阅系统在特定时间内的运行状态;三是集成命令、文件记录和可视化技术的监控工具,如Windows的perfmon应用程序。
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