计算机组织结构 期中复习(7)

2019-08-20 19:16

b2⊙0 = b2⊙p⊙b0⊙b1⊙b2⊙b3 b2=p⊙b0⊙b1⊙b3

无论哪个磁盘坏掉,都可以将它恢复。(但只能判断一个磁盘坏掉的情况) 缺点:同一时刻只能支持一个I/O (在网络服务中不适用)

RAID Level 4

数据量更大 允许磁盘独立写。 依然只用一个盘做校验。

当只有一个盘上的数据(假设b2)发生改变时,校验码进行计算: p'=b0⊙b1⊙b2'⊙b3 p =b0⊙b1⊙b2⊙b3 b2⊙p = b0⊙b1⊙b3 p'=b2⊙p⊙b2'

数据盘进行读写时往往需要等待校验盘计算完毕。 当小的块进行改写时,速度要比Level 3慢 校验盘成为Level 4 系统的瓶颈。

RAID Level 5

对于每个条带,每个盘轮流做校验盘。 防止I/O瓶颈的出现。

RAID Level 6

( 3 4 5 只能处理一个盘出错的情况,或者两个盘出错的间隔时间要小于处理时间) 针对之前 只能判断一个盘出错的缺点 再加一个校验盘Q, 和P分开独立进行计算

可以处理至多三个盘出错的情况

例题:

1. 假定有两个用来存储10TB数据的RAID系统,每个磁盘的大小均为2TB。系统A使用RAID 1技术,系统B使用RAID 5技术。请问:

a) 系统A需要比系统B多用多少存储容量?

b) 假定一个应用需要向磁盘写入一块数据,若磁盘读或写一块数据的时间为30ms, 则最坏情况下,在系统A和系统B上写入一块数据分别需要多少时间? c) 哪个系统更加可靠?为什么?

解: a) 10/2=5个 若采用RAID 1 需要5*2=10个,若采用RAID 5, 则需要5+1=6个。

所以A比B多用4*2=8TB

b) 对于RAID 1 只需要30ms

对于RAID 5 最坏情况 两读两写 120ms

C) 更可靠,RAID1对所有的数据进行了备份,其中一份磁盘数据出错,通过另一份就可以很方便的恢复,而B系统中,如果两块磁盘的同一个对应位置同时出错,便无法恢复

2. 假定在一个使用RAID 5的系统中,采用先更新数据块、再更新校验快的信息更新方式。 如果在更新数据块和更新校验块的操作之间突然发生了断电现象,那会出现什么问题? 是否可以通过更改信息更新方式来避免这一问题的发生?如果可以的话,请说明如何更 改及更改后的方式如何发挥作用。

解:数据块更新了,而校验快没有更新,导致校验快与数据块不匹配,无法通过校验位对其他数据块进行恢复操作。

可以先更新校验块,如果断电了,可以通过已更新的校验块来恢复数据块

VII Virtual Memory 虚拟内存

为了载入更多的程序,计算机必须有更大的内存 1.采用交换技术

分区、分页

2.采用虚拟内存

一.交换技术

1.分区

a) 操作系统:固定的分页大小

b) 用户程序:不同大小的固定分区(一个分区内只能放一个程序)

当加载一个程序时,把它放在所能容纳它的最小的那个分区

缺点:浪费空间

变长分区方式:

操作系统:固定分区大小 用户程序:根据需求分配

缺点:增加碎片,利用率越来越低。 2.分页

一.先将内存划分成等大的块(页框),把程序切成等大的块(页) 二.将页存进页框

三.逻辑地址:在指令中的地址

物理地址:在内存中的地址 二.虚拟内存

问题:内存的大小有限,但是对内存的需求与日俱增

思想:仅仅加载当前需要使用的页(其他不需要使用的页放在硬盘上)

虚拟内存实质上将物理内存与磁盘上的一小块空间组织在一起,形成一个比物理内存本身更大的被

该用户独占的内存。 问题:

1.页的大小(4KB,8KB 注意:Cache速度大概是内存的10背,而内存速度是硬盘的十万倍,所以

块的大小应大点)

2.映射方式:关联映射

3.写的策略:写回(过一段时间统一写,尽量减少同步操作) 类型:

1.页式虚拟内存:

强调物理内存与虚拟内存之间的映射关系

将虚拟内存分成与物理内存大小相同页(虚页或者说是逻辑页) 物理内存中的页:物理页(实页)

页表:记录所有的虚页所对应的位置,是否有效,脏位等等,存在主存中 虚拟地址:虚拟内存的页号以及页内偏移量

快表

将目前可能会用到的页表中的几块记录移动到Cache中 关联映射 组关联映射 随机替代。


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