🏷️ 知识点：磁盘性能指标

若磁盘转速为7200rpm, 平均寻道时间为8ms, 每个磁道包含1000个扇区，则访问一个扇区的平均存 取时间大约是()。

A.8.1ms

B.12.2ms

C.16.3ms

D.20.5ms

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正确答案：B

存取时间 = 寻道时间 + 延迟时间 + 传输时间。存取一个扇区的平均延迟时间为旋转半周的时间，即为 (60/7200)/2=4.17ms，传输时间为 (60/7200)/1000=0.01ms，因此访问一个扇区的平均存取时间为 4.17+0.01+8=12.18ms，保留一位小数则为 12.2ms。

传输一幅分辨率为 640 像素×480 像素，6.5 万色的照片（图像），假设采用数据传输速率为 56k/s，大约需要的时间是（ ）。

A. 34.82s B. 42.86s C. 85.71s D. 87.7s

磁盘性能指标

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正确答案：D

首先计算图像的总像素数：640像素 × 480像素 = 307,200像素。 图像为6.5万色（即65,000种颜色），颜色深度需要满足2^b ≥ 65,000，由于2^16 = 65,536，因此每个像素需要16位来表示颜色。

图像总数据量为307,200像素 × 16位/像素 = 4,915,200位。 数据传输速率为56k/s，在通信领域中通常表示56千比特每秒，即56,000比特/秒（其中k=1000）。

传输时间 = 总数据量 / 数据传输速率 = 4,915,200位 / 56,000位/秒 ≈ 87.77秒，四舍五入后约为87.7秒，与选项D相符。 注意，若将k按1024计算，会得到约85.71秒（对应选项C），但根据常规的数据传输速率定义，应采用k=1000，因此正确答案为D。

某磁盘的转速为10000rpm, 平均寻道时间是6ms, 磁盘传输速率是20MB/s, 磁盘控制器延时为0.2ms, 读取一个4KB的扇区所需的平均时间约为()。

A.9ms

B.9.4ms

C.12ms

D.12.4ms

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正确答案：B

磁盘转速是 10000rpm，转一圈的时间为 6ms，因此平均查询扇区的时间为 3ms，平均寻道时间为 6ms，读取 4KB 扇区信息的时间为 4KB/(20MB/s)=0.2ms，磁盘控制器延迟为 0.2ms， 平均存取时间 为 3+6+0.2+0.2=9.4ms。

某磁盘的转速为 10000rpm，平均寻道时间是 6ms，磁盘传输速率是 20MB/s，磁盘控制器延时为 0.2ms，读取一个 4KB 的扇区所需的平均时间约为（ ）。

磁盘性能指标

A.9ms

B.9.4ms

C.12ms

D.12.4ms

[tag_link] 正确答案：B磁盘转速是 10000rpm，转一圈的时间为 6ms，因此平均查询扇区的时间为 3ms，平均寻道时间为 6ms，读取 4KB 扇区信息的时间为 4KB/(20MB/s)=0.2ms，磁盘控制器延迟为 0.2ms， 平均存取时间 为 3+6+0.2+0.2=9.4ms。

一个 2Mbps 的网络，线路长度为 1km，传输速度为 20m/ms，分组大小为 100 字节，应答帧大小可以忽略。若采用“停止—等待”协议，则实际数据速率是（ ）。

A. 2Mbps B. 1Mbps C. 8Kbps D. 16Kbps

协议数据单元 磁盘性能指标

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正确答案：C

在停止-等待协议中，实际数据速率取决于分组传输时间和往返传播延迟。 分组大小为 100 字节，即 800 比特。 网络带宽为

$2\text{Mbps}$ ，因此分组传输时间为 $$T_{\text{tx}}=\frac{800\text{比特}}{2\times 10^6\text{bps}}=0.0004\text{秒}=0.4\text{毫秒}.$$

线路长度为 $1\text{km}$ ，传播速度为 $20\text{m/ms}$ ，传播时间为 $$T_{\text{prop}}=\frac{1000\text{米}}{20\text{米/毫秒}}=50\text{毫秒}.$$

由于应答帧大小可忽略，ACK 传输时间不计，但 ACK 传播时间与分组相同，故总周期时间为 $$T_{\text{total}}=T_{\text{tx}}+2\times T_{\text{prop}}=0.4\text{毫秒}+2\times 50\text{毫秒}=100.4\text{毫秒}.$$

在此周期内成功传输 800 比特数据，实际数据速率为 $$\frac{800\text{比特}}{100.4\text{毫秒}}\approx 7968\text{bps}\approx 8\text{Kbps},$$

因此选项 C 正确。

（7 分）一个磁盘机有 19,456 个柱面，16 个读写磁头，并且每个磁道有 63 个扇区。磁盘以 5400rpm 的速度旋转。试问：

（1）如果磁盘的平均寻道时间是 10ms，那么读一个扇区的平均时间是多少？

（2）在一个请求分页系统中，若将该磁盘用作交换设备，而且页面大小和扇区的大小相同。读入一个换出页的平均时间和上面计算的相同。假设如果一个页必须被换出，则寻找换入页的平均寻道时间将只有 1ms，那么传输这两个页的平均时间是多少？

（3）如果在该系统中打开的文件数目远远多于驱动器的数目时，对磁盘机有什么影响？

磁盘概念 磁盘性能指标

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**【答案】** (1) 读一个扇区的平均时间约为15.73 ms。 (2) 传输两个页（换入页和换出页）的平均时间约为22.46 ms。 (3) 可能导致饥饿或者抖动。

**【解析】** （1）读取一个扇区的平均时间由三部分组成：平均寻道时间、平均旋转延迟和数据传输时间。平均寻道时间给定为 $10\text{ms}$ 。磁盘转速为 $5400\text{rpm}$ ，旋转一圈的时间为

$$\frac{60}{5400}=\frac{1}{90}\text{s}\approx 11.111\text{ms},$$

平均旋转延迟为半圈时间，即 $5.556\text{ms}$ 。每个磁道有 $63$ 个扇区，一个扇区的数据传输时间为

$$\frac{11.111}{63}\approx 0.176\text{ms}.$$

因此，总平均时间为

$$10\text{ms}+5.556\text{ms}+0.176\text{ms}\approx 15.73\text{ms}.$$

（2）在请求分页系统中，页面大小与扇区相同。读入一个换出页的平均时间与（1）相同，为 $15.73\text{ms}$ 。但当必须换出页时，寻找换入页的平均寻道时间减少为 $1\text{ms}$ ，因此换入页的传输时间变为

$$1\text{ms}+5.556\text{ms}+0.176\text{ms}\approx 6.73\text{ms}.$$

对于换出页，其传输时间仍假设为正常写操作时间，即平均寻道时间 $10\text{ms}$ 、旋转延迟 $5.556\text{ms}$ 和数据传输 $0.176\text{ms}$ ，合计约 $15.73\text{ms}$ 。传输两个页（换入和换出）的总平均时间为

$$6.73\text{ms}+15.73\text{ms}\approx 22.46\text{ms}.$$

（3）可能会产生两个后果： 第一个后果是饥饿，这是由于请求磁盘 I/O 操作的应用程序得不到满足而长时间在阻塞队列等待，从而导致饥饿； 第二个后果是抖动，由于每次磁盘 I/O 操作完成后都要进行磁盘的换入换出，从而导致抖动。