计算总线数据传输速率
总线数据传输速率=时钟频率(Mhz)/每个总线包含的时钟周期数*每个总线周期传送的字节数(b)
计算系统速度
每秒指令数=时钟频率/每个总线包含时钟周期数/指令平均占用总线周期数
平均总线周期数=所有指令类别相加(平均总线周期数*使用频度)
控制程序所包含的总线周期数=(指令数*总线周期数/指令)
指令数=指令条数*使用频度/总指令使用频度
每秒总线周期数=主频/时钟周期
FSB带宽=FSB频率*FSB位宽/8
计算机执行程序所需时间
P=I*CPI*T
执行程序所需时间=编译后产生的机器指令数*指令所需平均周期数*每个机器周期时间
指令码长
定长编码: 码长>=log2
变长编码:将每个码长*频度,再累加其和
平均码长=每个码长*频度
流水线计算
l 流水线周期值等于最慢的那个指令周期
l 流水线执行时间=首条指令的执行时间+(指令总数-1)*流水线周期值
l 流水线吞吐率=任务数/完成时间
l 流水线加速比=不采用流水线的执行时间/采用流水线的执行时间
存储器计算
存储器带宽:每秒能访问的位数 单位ns=10-9秒
存储器带宽=1秒/存储器周期(ns)*每周期可访问的字节数
(随机存取)传输率=1/存储器周期
(非随机存取)读写N位所需的平均时间=平均存取时间+N位/数据传输率
内存片数：(W/w)*(B/b)W、B表示要组成的存储器的字数和位数;
w、b表示内存芯片的字数和位数
存储器地址编码=(第二地址 – 第一地址)+1
{例: [(CFFFFH-90000H)+1] / [(16K*1024)*8bit]}
内存位数：log2(要编址的字或字节数)
Cache计算
平均访存时间：Cache命中率 * Cache访问周期时间 + Cache失效率 * 主存访问周期时间
[例: (2%*100ns+98%*10ns)+1/5*(5%*100ns+95%*10ns)=14.7ns ]
映射时,主存和Cache会分成容量相同的组
cache组相联映射主存地址计算
主存地址=(主存容量块数*字块大小)log2 (主存块和cache块容量一致)
[例: 128*4096 = 219(27*212)
主存区号=(主存容量块数 / cache容量块数)log2
Cache访存命中率=cache存取次数/(cache存取次数+主存存取次数)
磁带相关性能公式
数据传输速率(B/s)=磁带记录密度(B/mm)*带速(mm/s)
数据块长充=B1(记录数据所需长度)+B2(块间间隔)
B1=(字节数/记录)*块因子/记录密度
读N条记录所需时间:T=S(启停时间)+R+D
R(有效时间)=(N*字节数/记录)/传输速度
D(间隔时间)=块间隔总长/带速=[(N/块化因子)*(块间间隔)]/带速
每块容量=记录长度*块化系数
每块长度=容量/(记录密度)
存储记录的块数=磁带总带长 / (每块长度+每块容量)
磁带容量=每块容量*块数
磁盘常见技术指标计算公式
双面盘片要*2 因为最外面是保护面又-2 N*2-2
非格式化容量=位密度*3.14159*最内圈址径*总磁道数
[例: (250*3.14*10*10*6400) /8/1024/1024 = 59.89MB]
总磁道数=记录面数*磁道密度*(外直径-内直径) /2
[例:8面*8*(30-10) /2*10=6400]
每面磁道数=((外径-内径)/2)×道密度
每道位密度不同,容易相同
每道信息量=内径周长×位密度
[例: 10cm×10×3.14159×250 位/mm =78537.5 位/道]
格式化容量=每道扇区数*扇区容量*总磁道数
[例: (16*512*6400) /1024/1024=50MB]
or
格式化容量=非格式化容量×0.8
平均传输速率=最内圈直径*位密度*盘片转速
[例: [2*3.14*(100/2)]*250*7200/60/8=1178Kb/s]
数据传输率=(外圈速率+内圈速率)/2
外圈速率=外径周长×位密度×转速
[例:(30cm×10×3.14159×250 位/mm×120转/秒)/8/1024=3451.4539 KB/s]
内圈速率=内径周长×位密度×转速
[例: (10cm×10×3.14159×250 位/mm×120转/秒)/8/1024=1150.4846 KB/s]
数据传输率(3451.4539+1150.4846)/2=2300.9693KB/s
存取时间=寻道时间+等待时间
处理时间=等待时间+记录处理时间
(记录处理最少等待时间=0,最长等待时间=磁盘旋转周期 N ms/周[-1:记录道数 )
移动道数(或扇区)=目标磁道(或扇区)-当前磁道(或扇区)
寻道时间=移动道数*每经过一磁道所需时间
等待时间=移动扇区数*每转过一扇区所需时间
读取时间=目标的块数*读一块数据的时间
数据读出时间=等待时间+寻道时间+读取时间
减少等待时间调整读取顺序能加快数据读取时间
平均等待时间=磁盘旋转一周所用时间的一半
(自由选择顺逆时钟时,最长等待时间为半圈,最短为无须旋转.
平均等待时间=(最长时间+最短时间)/2
平均寻道时间=(最大磁道的平均最长寻道时间+最短时间)/2
最大磁道的平均最长寻道时间=(最长外径+圆心)/2
操作系统
虚存地址转换
(((基号)+ 段号) +页号) * 2n +页内偏移
网络流量与差错控制技术最高链路利用率
a : 帧计数长度
a 可以是传播延迟/发一帧时间
数据速率*线路长度/传播速度/帧长
数据速率*传播延迟/帧长
停等协议最高链路利用率E=1/(2a+1)
W: 窗口大小
滑动窗口协议 E=W/(2a+1)
P:帧出错概率
停等ARQ协议 E=(1-P)/(2a+1)
选择重发ARQ协议
若W>2a+1 则E=1-P
若W<=2a+1 则E=W(1-P)/(2a+1)
后退N帧ARQ协议
若W>2a+1 则E=(1-P)/(1-P+NP)
若W<=2a+1则E=W(1-P)/(2a+1)(1-P+NP)
CSMA/CD 常用计算公式
网络传播延迟=最大段长/信号传播速度
冲突窗口=网络传播延迟的两倍.(宽带为四倍)
最小帧长=2*(网络数据速率*最大段长/信号传播速度)
例: Lmin= 2 * (1Gb/s * 1 / 200000) =10 000bit =1250字节
性能分析
吞吐率T(单位时间内实际传送的位数)
T=帧长/(网络段长/传播速度+帧长/网络数据速率)
网络利用率E
E =吞吐率 / 网络数据速率
以太网冲突时槽
T=2(电波传播时间+4个中继器的延时)+发送端的工作站延时+接收站延时
即T= 2* (S/0.7C) + 2*4Tr+2Tphy
T= 2S/0.7C+2Tphy+8Tr
S= 网络跨距
0.7C=电波在铜缆的速度是光波在真空中的0.7倍光速
Tphy=发送站物理层时延
Tr= 中继器延时
快速以太网跨距
S = 0.35C (Lmin /R – 2 Tphy-8Tr)
令牌环网
传输时延= 数据传输率 * (网段长度/传播速度)
例: 4Mb/s*(600米/200米/us)us = 12比特时延 (1us=10-6秒)
存在环上的位数 = 传播延迟(5us/km) * 发送介质长度 * 数据速率 + 中继器延迟
路由选择
包的发送 = 天数 * 24小时(86400秒) * 每秒包的速率 = *** == 2 *
IP地址及子网掩码计算
可分配的网络数 = 2网络号位数
网络中最大的主机数 = 2主机号位数-2 例: 10位主机号 = 210 -2 =1022
IP 和网络号位数 取子网掩码
例: IP : 176.68.160.12 网络位数: 22
子网: ip->二进制->网络号全1,主机为0->子网
前22位1,后为0 = 255.255.252.0
Vlsm复杂子网计算
Ip/子网编码
1.取网络号. 求同一网络上的ip
例 : 112.10.200.0/21 前21位->二进制->取前21位相同者
(ip) /(子网)
2.路由汇聚
例 : 122.21.136.0/24 和 122.21.143.0/24 判断前24位->二进制->取前24位相同者
10001000 10001111
系统可靠性:
串联: R = R1*R2*....RX
并联: R = 1 -(1-R1)*(1-R2)*...(1-RX)
pcm编码
取样: 最高频率*2
量化: 位数=log2^级数
编码量化后转成二进制
海明码信息位:
k=冗余码
n=信息位
2^k-1 >= n+k
数据通信基础
信道带宽
模拟信道 W= 最高频率 f2 –最低频率 f1
数字信道 为信道能够达到的最大数据速率.
有噪声
香农理论 C(极限数据速率b/s) = W(带宽)*log2(1+S/N(信噪比))
信噪比 dB(分贝) = 10*log10 S/N S/N= 10^(dB / 10)
无噪声
码元速率 B = 1 / T秒(码元宽度)
尼奎斯特定理最大码元速率 B = 2*W(带宽)
一个码元的信息量 n = log2 N (码元的种类数)
码元种类
数据速率 R (b/s) = B(最大码元速率/波特位) * n(一个码元的信息量/比特位)
= 2W * log2 N
交换方式传输时间
链路延迟时间 = 链路数 * 每链路延迟时间
数据传输时间 = 数据总长度 / 数据传输率
中间结点延迟时间 = 中间结点数 * 每中间结点延迟时间
电路交换传输时间 = 链路建立时间 + 链路延迟时间 + 数据传输时间
报文交换传输时间 = (链路延时时间 + 中间结点延迟时间 + 报文传送时间) * 报文数
分组交换
数据报传输时间 = (链路延时时间 + 中间结点延迟时间 + 分组传送时间) * 分组数
虚电路传输时间 = 链路建立时间 + (链路延时时间 + 中间结点延迟时间 + 分组传送时间) * 分组数
信元交换传输时间 =链路建立时间 + (链路延时时间 + 中间结点延迟时间 + 分组传送时间) * 信元数
差错控制
CRC计算
信息位( K )转生成多项式 = K-1 à K(x)
例: K = 1011001 = 7 位 – 1 = 从6开始
= 1*x^6 + 0*x^5 +1*x^4 +1*x^3 + 0*x^2 +0*x^1 + 1*x^0
= x6+x4+x3+1
冗余位( R )转生成多项式 = 和上面一样
生成多项式转信息位(除数) = 和上面一样.互转.
例: G(x) = x3+x+1 = 1*x^3 +0*x^2 + 1*x^1 +1*x^0 = 1011
原始报文后面增加”0”的位数. 和多项式的最高幂次值一样
生成校验码的位数和多项式的最高幂次值一样
计算CRC校验码,进行异或运算(相同=0,不同=1)
网络评价
网络时延= 本地操作完成时间和网络操作完成时间之差
吞吐率计算
吞吐率= (报文长度*(1-误码率)) / ((报文长度/线速度) + 报文间空闲时间
吞吐率估算
吞吐率 = 每个报文内用户数据占总数据量之比 * (1 – 报文重传概率) * 线速度
吞吐率 = 数据块数 / (响应时间 – 存取时间)
响应时间 = 存取时间 + (数据块处理 / 存取及传送时间 * 数据块数)
数据块处理/存取及传送时间 = (响应时间 – 存取时间) / 数据块数
有效资源利用率计算
有效利用率= 实际吞吐率 / 理论吞吐率
例: = (7Mb/s * 1024 *1024 *8)/ (100Mb/s *1000 *1000 )= 0.587
组网技术
(adsl)计算文件传输时间
T = (文件大小/*换算成bit) / (上行或下行的速度 Kb) /*以mb速度*/
如24M 512kb/s T= (24*1024*1024*8)/ (512*1000)=393秒