📄 8_1.htm
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<title>引言</title>
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<body stylesrc="第八章.htm"><h2 align="center"><span lang="EN-US" style="mso-hansi-font-family: Arial"><font size="6" color="#333333">8 .1 <b>
引言</b></font></span></h2>
<p align="right"><a href="index.htm"><img border="0" src="chapter1/images/back.gif" align="left" width="60" height="45"><img border="0" src="chapter1/images/prev.gif" width="60" height="45"></a>
<a href="8_2.htm"><img border="0" src="chapter1/images/forw.gif" width="60" height="45"></a></p>
<p class="MsoNormal"><b><font size="4"><font color="#333333">1.</font></font></b><font size="4"><font color="#333333"><b> </b></font><b><font color="#666666" size="5"><span lang="EN-US" style="mso-bidi-font-family: Times New Roman">
I/O</span><span style="mso-hansi-font-family: Arial">系统的重要</span><span lang="EN-US" style="font-size: 10.0pt; mso-hansi-font-family: Arial"><o:p></span>性</font></b><font color="#333333"><b> </b></font></font></p>
<p class="MsoNormal"><font color="#333333" size="4"><b> 例：磁盘性能提高，影响到与CPU
的接口</b></font></p>
<p class="MsoNormal"><b><font size="4" color="#333333">
a）没有I/O系统，计算机无法工作。</font></b></p>
<p class="MsoNormal"><b><font size="4" color="#333333">
b）计算机CPU性能提高，I/O系统性能也要提高，否则系统总性能不高。</font></b></p>
<p class="MsoNormal"><b><font color="#333333" size="4">2. I/O系统设计侧重面与CPU在几个方面不同。</font></b></p>
<blockquote>
<p class="MsoNormal"><b><font size="4" color="#333333">（1）要考虑性能</font></b></p>
<p class="MsoNormal"><b><font size="4" color="#333333">（2）可扩展性(expandability），</font></b></p>
<p class="MsoNormal"><b><font size="4" color="#333333">（3）故障恢复能力（resilience in the face of failure)</font></b></p>
<p class="MsoNormal"><b><font size="4" color="#333333">（4）评价I/O 系统性能（performance)更复杂，
要考虑设备的响应速度，吞吐能力，设备的特性，设备与其他设备的互连性（OS，存储系统）</font></b></p>
</blockquote>
<p class="MsoNormal"><b><font color="#333333" size="4">３. 对I/O系统设计及评价不重视是十分有害的</font></b></p>
<blockquote>
<p class="MsoNormal"><b><font size="4" color="#333333">（1） 没有I/O 系统，我们就没法使用计算机</font></b></p>
<p class="MsoNormal"><b><font color="#333333" size="4">（2）当今年代是VLSI 年代，从PC机到大型机，甚至巨型机都是微处理技术(Microprocessor
technology)。 I/O系统的性能是衡量机器最重要的指标之一，计算机工业最近的许多开发研究，在新的I/O性能方面与在处理的能力方面一样多。</font></b></p>
</blockquote>
<p class="MsoNormal"><b><font size="4"><font color="#333333"> 例如：假设有一个基准测试程序（Benchmark) 执行时间花了100秒 </font></font></b></p>
<p><b><font color="#333333" size="4">
其中CPU 占用90 ，I/O 花费10秒。如果CPU性能每年改善50%，I/O五年不变，见下表</font></b></p>
<table border="1" width="738" height="199" bordercolordark="#CC9966" bordercolorlight="#FFCC66">
<tr>
<td width="137" height="25"><b><font color="#333333" size="4">After n years</font></b></td>
<td width="182" height="25" align="center"><b><font color="#333333" size="4">CPU time</font></b></td>
<td width="128" height="25" align="center"><b><font color="#333333" size="4">I/O time</font></b></td>
<td width="126" height="25" align="center"><b><font color="#333333" size="4">Elapsed
time</font></b></td>
<td width="130" height="25" align="center"><b><font color="#333333" size="4">% I/O time</font></b></td>
</tr>
<tr>
<td width="137" height="20" valign="middle" align="center"><b><font color="#333333" size="4">0</font></b></td>
<td width="182" height="20" align="center"><b><font color="#333333" size="4">90
seconds </font></b></td>
<td width="128" height="20" align="center"><b><font color="#333333" size="4">10 seconds</font></b></td>
<td width="126" height="20" align="center"><b><font color="#333333" size="4">100 seconds</font></b></td>
<td width="130" height="20" align="center"><b><font color="#333333" size="4">10%</font></b></td>
</tr>
<tr>
<td width="137" height="21" valign="middle" align="center"><b><font color="#333333" size="4">1</font></b></td>
<td width="182" height="21" align="center"><b><font color="#333333" size="4">90%1.5=60
seconds</font></b></td>
<td width="128" height="21" align="center"><b><font color="#333333" size="4">10 seconds</font></b></td>
<td width="126" height="21" align="center"><b><font color="#333333" size="4">70 seconds</font></b></td>
<td width="130" height="21" align="center"><b><font color="#333333" size="4">14%</font></b></td>
</tr>
<tr>
<td width="137" height="26" valign="middle" align="center"><b><font color="#333333" size="4">2</font></b></td>
<td width="182" height="26" align="center"><b><font color="#333333" size="4">60%1.5=40
seconds</font></b></td>
<td width="128" height="26" align="center"><b><font color="#333333" size="4">10 seconds</font></b></td>
<td width="126" height="26" align="center"><b><font color="#333333" size="4">50 seconds</font></b></td>
<td width="130" height="26" align="center"><b><font color="#333333" size="4">20%</font></b></td>
</tr>
<tr>
<td width="137" height="19" valign="middle" align="center"><b><font color="#333333" size="4">3</font></b></td>
<td width="182" height="19" align="center"><b><font color="#333333" size="4">40%1.5=27
seconds</font></b></td>
<td width="128" height="19" align="center"><b><font color="#333333" size="4">10 seconds</font></b></td>
<td width="126" height="19" align="center"><b><font color="#333333" size="4">37 seconds</font></b></td>
<td width="130" height="19" align="center"><b><font color="#333333" size="4">27%</font></b></td>
</tr>
<tr>
<td width="138" height="14" valign="middle" align="center"><b><font color="#333333" size="4">4</font></b></td>
<td width="182" height="14" align="center"><b><font color="#333333" size="4">27%1.5=18
seconds</font></b></td>
<td width="128" height="14" align="center"><b><font color="#333333" size="4">10 seconds</font></b></td>
<td width="126" height="14" align="center"><b><font color="#333333" size="4">28 seconds</font></b></td>
<td width="130" height="14" align="center"><b><font color="#333333" size="4">36%</font></b></td>
</tr>
<tr>
<td width="138" height="30" valign="middle" align="center"><b><font color="#333333" size="4">5</font></b></td>
<td width="182" height="30" align="center"><b><font color="#333333" size="4">18%1.5=12
seconds</font></b></td>
<td width="128" height="30" align="center"><b><font color="#333333" size="4">10 seconds</font></b></td>
<td width="126" height="30" align="center"><b><font color="#333333" size="4">22 seconds</font></b></td>
<td width="130" height="30" align="center"><b><font color="#333333" size="4">45%</font></b></td>
</tr>
</table>
<p class="MsoNormal"><font color="#333333" size="4"><b>
<font size="2" face="华文细黑">则五年后，CPU性能改善
90%12=7.5 ， 即750%；总执行时间之比 100%22=4.5，即450%；I/O占总时间比例为
10 %22=45%。</font></b></font></p>
<p class="MsoNormal"><b><font color="#333333" size="4">4.
I/O性能与设备的应用有关</font></b></p>
<p class="MsoNormal"><font color="#333333" size="4"><b> 吞吐率（throughput),与系统带宽(bandwidth)有关</b></font></p>
<p class="MsoNormal"><b><font size="4" color="#333333">
1)单位时间能传输多少数据；</font></b></p>
<p class="MsoNormal"><b><font size="4" color="#333333">
2）每单位时间可以完成多少I/O操作运算；</font></b></p>
<p class="MsoNormal"><b><font color="#333333" size="4">与应用环境有关</font></b></p>
<p class="MsoNormal"><b><font color="#333333" size="4">例1.在许多巨型机应用环境里，要求提供大数据流量，传输带宽是I/O的重要特性。</font></b></p>
<p class="MsoNormal"><b><font color="#333333" size="4">例2.国家税务总局所得税办公室要处理大量的税票，税票信息量要分别存储，用一个文件能满足要求，对这种应用，I/O
系统要能同时传输许多小文件，并且要更快地处理成百万的税票</font></b></p>
<p class="MsoNormal"><b><font color="#333333" size="4">例3.要求响应速度快，大部分访问量小，要求快速反映，如个人机，工程工作站
workstation</font></b></p>
<p class="MsoNormal"><b><font color="#333333" size="4">例4.在商业市场的广泛应用中，要求高吞吐率，又响应快(response
time) ,例如ATMS(automatic teller machine),航空定票系统（airline reservation
system).文件服务系统，</font></b></p>
<p class="MsoNormal"> </p>
<p class="MsoNormal"><b><font color="#333333"><font size="4">
<a href="8_2.htm"></a></font></font><font size="4"><i>
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