151.计组补充(三)--外存(磁盘)+控制器+性能指标+数制

这章主要是对一些冷门综合题的简单整理 其实主要就是磁盘的有关问题 这个也是作为后续os综合题的一点 然后就是性能指标和数制计算有关变成大题 还有就是对于CPU控制器的一些补充知识

一.外存(磁盘)

现在常用的外存就是SSD高速固态硬盘存储 但考察内容里依旧涉及到老的机械硬盘(磁盘)
聊个题外话现在AI的形势导致存储水涨船高 现在不谈SSD机械硬盘也同样上涨 只要能大容量存储的都涨了 现在数据信息对于大模型尤其重要

它相比于SSD存储容量大价格较低但速度慢 可长期保存信息不易丢失 但对环境要求高
现在很少见用这个的了 所以需要先了解其结构
参考：https://info.mrtlab.com/picdoc/Hard-disk-structure.html

作为题目我们肯定要的就是内部结构的磁盘分析

• 一个磁头对应一个记录面
• 每条磁道上多个扇区组成
• 柱面：不同记录面相同位置的磁道组成 (一个圆柱)
• 扇区又称块 是磁盘读写的最小单位
  一句话就是：一个柱面由多个磁道共同组成 一个磁头对应一个盘面 盘面上有一条磁道 每条磁道由多个扇区组成
  过多知识不再阐述 之前计组三章的总结已够全
  主要看计算有关的：

记录密度：道密度 位密度 面密度来表示 面密度=道密度x位密度
道密度：沿磁盘半径方向单位长度上的磁道数
位密度：磁道单位长度上能记录的二进制代码位数

磁盘容量：
非格式化容量(磁记录表面可利用的磁化单元总数)=记录面数x柱面数x每条磁道的磁化单元数
格式化容量(按特定记录格式所能存储信息的总量)=记录面数x柱面数x每道扇区数x每个扇区容量

还有个冷门的磁盘地址

知道磁头/盘面数推出所占的位数 其他也是类似

考察最多的应该是关于时间速度的问题 即磁盘存取时间的有关计算

• 存取时间=寻道时间+旋转延迟时间+传输时间
• 数据传输速率=磁盘转数(r转/秒)x每条磁道容量(B)

直接看题吧
(2022)

(1)考察磁盘地址结构

(2)平均存取时间=平均寻道时间+平均旋转延迟时间+传输时间

问的就是一个扇区 所以要/500 平均旋转延迟/2 单位转/分要变成转/秒
(3)这里就涉及I/O DMA控制器的知识 每发送一次总线请求都需要填满数据缓冲区 共512/64=8次请求
CPU检测到DMA请求后 会优先给它总线使用权

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二.控制器

虽没有单独拎成一道综合题 但其结构也有考察的可能 也增加对这个CPU结构的理解
一图理解

之前的数据通路是CPU单总线结构 其实大体上就是运算器的结构 而数据通路中的类似控制操作也就是控制信号还有PC参与的取指等都是控制器来提供的
之前学习CICS RICS也知道其产生控制信号的方式也不同还有更多知识点不过多阐述 参考之前总结：https://www.cnblogs.com/gaodiyuanjin/p/19224363

这里还要补充一点 关于DMA控制器 这个知识点会搭配性能指标的计算或者磁盘综合 这里简单阐述
图就不搞了 理解几个过程

• 每发送一次总线请求即将一个数据缓冲区填满
• 预处理：DMA控制器请求使用总线 此处cpu参与
• 数据传送：全程DMA硬件控制 cpu完全不参与 DMA会发出总线请求CPU CPU响应优先给它
• 后处理：DMA控制器向CPU发送中断请求 cpu参与
  更多参考：https://www.cnblogs.com/gaodiyuanjin/p/19259843

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三.性能指标

这个快总结到吐了

实在没啥好说的 看题吧

这里都涉及到I/O中断的有关知识 补充一点就是计算输入/输出占总时间 一般就是 (次数*时钟周期数)/主频

4B/2MB/s得出准备一次所需的时间 同理第二问4B/40MB/s准备的时间<中断处理时间 会被刷新丢失 不能采用中断I/O方式

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四.数制

哈哈哈 还是数制那一堆玩意 浮点数表示和运算 移位 进制转换 数的转换 加减乘除运算
没嘛好说的 从题目中总结知识吧


(1)unsigned无符号 0<= -1这里的-1就是全1达到有符号整数的界限 该为int自然就不死循环了
(2)首先相等 对于这种编程int还是float 输入23肯定结果是一样的 但机器数不一样
前者很好算就转十六进制即可
后者就是浮点数有关转换
0000 0000 1111 1111 1111 1111 1111 1111
求出E-127=23 阶码150 尾数全1 然后转十六进制
(3)float有效位有限制 后续就要舍了
(4)太大超了 达到int整数范围 2的31次方-1 取30
(5)拆出来 阶码全1 尾数全0 符号0 正无穷 那就达到最大容纳阶码254 n取126
无舍入那就是第24位为有效位 n取23