1.2.6存储结构-磁盘管理：单缓冲区与双缓冲区读取、流水线周期、计算流水线执行时间

微秒，时间单位，符号μs（英语：microsecond ），1微秒等于百万分之一秒（10的负6次方秒），1毫秒等于千分之一秒（10的负3次方秒）。

假设磁盘块与缓冲区大小相同，每个盘块读入缓冲区的时间为15μs(微秒)，由缓冲区送至用户区的时间是5μs，在用户区内系统对每块数据处理时间为11μs，若用户需要将大小为10个磁盘块的Doc1文件逐块从磁盘读入缓冲区，并送至用户区进行处理，那么采用单缓冲区需要花费的时间为（201）μs；采用双缓冲区需要花费的时间为（156）μs。

这道题中处理数据有三个步骤：

1. 从磁盘读入到缓冲区(15μs)
2. 从缓冲区读入到（内存）用户区(5μs)
3. 处理（内存）用户区数据(1μs)

单缓冲区：
步骤1和2都需要访问临界资源——缓冲区，所以需要合并成一个操作阶段。
使用缓冲区时不能并行，必须分开执行，时间为15μs+5μs20μs；其次处理数据1μs。
构造成流水线后，整个过程划分为2个阶段，1. 从磁盘读入到缓冲区(15μs)，同时从缓冲区读入到用户区(5μs)，共20μs，2. 处理（内存）用户去数据(1μs)。 根据流水线处理公式，
流水线执行时间=20μs+1μs+(10-1)×20μs=201μs

双缓冲区：
可以实现读入到缓冲区2和从缓冲区1读入到用户区的并发。
读入缓冲区，和从缓冲区读入用户区，可以对不同的缓冲区进行，也就是说，步骤1和2可以并行处理。
对于这里构造成流水线后，整个过程划分为3个阶段： 1. 从磁盘读入到缓冲区(15μs)，2. 从缓冲区读入到用户区(5μs)，3. 处理（内存）用户去数据(1μs)。 根据流水线执行公式，
流水线执行时间=15μs+5μs+1μs+(10-1)×15μs=156μs

图解如下

流水线周期

流水线应用过程中，会将需要处理的工作分为N个阶段，最耗时的那一段所消耗的时间称为流水线周期。
如：使用流水线技术执行100条指令，每条指令取指2ms，分析4ms，执行1ms，则流水线周期为4ms。

计算流水线执行时间

延续上面场景，将1个任务的执行过程可分成N个阶段，假设每个阶段完成时间为t，则完成该任务所需的时间为Nt。若以传统的方式，则完成k个任务的时间为kNt；而使用流水线技术执行，且花费的时间是Nt+(k-1)t。也就是说。除了第一个任务需要完整的时间外，其他都通过并行，节省了大量的时间。所以流水线的执行时间可通俗的表达为：

$$流水线执行时间=第1条指令的执行时间+(n-)\times 流水线周期$$
注意：n表示需要处理的任务数量

考试时，又需要注意一个细节，流水线的执行时间计算，进一步可以分为理论情况与实际情况两种不同的方式。

比如：
某计算机系统，一条指令的执行时间需要经历取指(2ms)，分析(4ms)，执行(1ms)三个阶段，现要执行100条指令，利用流水线技术需要多长时间？

理论上来说，1条指令的执行时间为：2ms+4ms+1ms=7ms
所以：理论流水线执行时间=2ms+4ms+1ms+(100-1)×4ms=403ms

而实际上，真正做流水线处理时，考虑到处理的复杂性，会将指令的每个执行阶段的时间都统一为流水线周期，即1条指令的执行时间为：4ms+4ms+4ms=12ms
所以：实际流水线执行时间=4ms+4ms+4ms+(100-1)×4ms=408ms

考试时80％以上的概率采用理论公式计算，如果理论公式计算结果无正确选项，再用实际公式计算。