计算机系统结构pdf张晨曦刘依,计算机系统结构

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第6章输入/输出系统

张晨曦刘依

www.GotoSchool.net

xzhang2000@sohu.com

6.1I/O系统性能与CPU性能

6.2I/O系统的可靠性、可用性和可信性

6.3廉价磁盘冗余阵列RAID

6.4总线

6.5通道处理机

6.6I/O与操作系统

6.1 I/O系统性能与CPU性能

输入/输出系统简称I/O系统

它包括：

I/O设备

I/O设备与处理机的连接

I/O系统是计算机系统中的一个重要组成部分

完成计算机与外界的信息交换

给计算机提供大容量的外部存储器

按照主要完成的工作进行分类：

存储I/O系统(本章内容)

通信I/O系统

6.1 I/O系统性能与CPU性能

人们对I/O系统的作用和性能没有给予足够的重视

人们更多地关注：CPU的性能

许多人甚至认为CPU的速度就是计算机的速度。

I/O设备通常被称为外围设备。

(外围的就似乎没那么重要了)

系统的响应时间(衡量计算机系统的一个更好的指标)

从用户输入命令开始，到得到结果所花费的时间。

由两部分构成：

I/O系统的响应时间

CPU的处理时间

6.1 I/O系统性能与CPU性能

误区：使用多进程技术可以忽略I/O性能对系统性能的影响

多进程技术只能够提高系统吞吐率，并不能够减

少系统响应时间。

进程切换时可能需要增加I/O操作。

可切换的进程数量有限，当I/O处理较慢时，仍

然会导致CPU处于空闲状态。

6.1 I/O系统性能与CPU性能

例6.1 假设一台计算机的I/O处理时间占响应时间的10%，当I/O性能保持不变，而对CPU的性能分别提高10倍和100倍时，该计算机系统的总体性能会发生什么样的变化？

解假设改进前程序的执行时间为1个单位时间。

如果CPU的性能提高10倍，程序的执行时间(包含I/O处理时间)减少为：

(110%) / 10 + 10% = 0.19

即整机性能只能提高到原来的约5倍，约50%的CPU性能被浪费在I/O处理上。

6.1 I/O系统性能与CPU性能

如果CPU的性能提高100倍，程序的执行时间减少为：

(1  10%) / 100 + 10% = 0.109

这表示整

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