11.5在磁碟讀或寫時有哪些延遲因素？
尋道時間，旋轉延遲，傳送時間
11.6簡單定義圖11.7中描述的磁碟排程策略。
fifo:按照先來先服務的順序處理佇列中的專案。
sstf:選擇使磁頭臂從當前位置開始移動最少的磁碟i/o請求。
scan:磁頭臂僅僅沿乙個方向移動，並在途中滿足所有未完成的請求，直到它到達這個方向上最後乙個磁軌，或者在這個方向上沒有其他請求為止。接著反轉服務方向，沿相反方向掃瞄，同樣按順序完成所有請求。
c-scan:類似於scan，
11.7簡單定義圖7層raid。
0：非冗餘
1：被映象；每個磁碟都有乙個包含相同資料的映象磁碟。
2：通過漢明碼實現冗餘；對每個資料磁碟中的相應都計算乙個錯誤校正碼，並且這個碼位儲存在多個奇偶校驗磁碟中相應的檔案。
3：交錯位奇偶校驗；類似於第二層，不同之處在於raid3為所有資料磁碟中同一位置的位的集合計算乙個簡單的奇偶校驗位，而不是錯誤校正碼。
4：交錯塊分布奇偶校驗；對每個資料磁碟中相應的條帶計算乙個逐位奇偶。
5：交錯塊分布奇偶校驗；類似於第四層，但把奇偶校驗條帶分布在所有磁碟中。
6：交錯塊雙重分布奇偶校驗；兩種不同的奇偶校驗計算儲存在不同磁碟的不同塊中。
11.8典型的磁碟扇區大小是多少？
512位元
習題11.1考慮乙個程式訪問乙個i/o裝置，並比較無緩衝的i/o和使用緩衝區的i/o。說明使用緩衝區最多可以減少2倍的執行時間。
如果計算的時間正好等於它的i/o時間（它是最佳環境），操作者和外圍裝置同時執行。如果單獨執行，只要花費他們的一半時間，設c是整個程式的計算時間，t為所要求總的i/o時間，因而暫存器最好的執行時間是 max(c,t)，不需要暫存器的執行時間是c+t，
顯然（(c+t)/2）≤max(c,t)≤(c+t).
11.2把習題11.1的結論推廣到訪問n個裝置的程式中。
最佳比是（n+1）﹕n
11.3使用與表11.2類似的方式，分析下列磁軌請求：
27，129，110，186，147，41，10，64，120。假設磁頭最初定位在磁軌100處，並且沿著磁軌號減小的方向移動。假設磁頭沿著磁軌增大的方向移動，請給出同樣的分析。
如果磁頭沿著增大的方向，只有scan和c-scan的結果有變化
11.4考慮乙個磁碟，有n個磁軌，磁軌號從0到(n-1)，並且假設請求的扇區隨機地均勻分布在磁碟上。現在要計算一次尋道平均跨越的磁軌數。
a.首先，計算當磁頭當前位於磁軌t時，尋道長度為j的可能性。提示：這是乙個關於確定所有組合數目的問題，所有磁軌位置作為尋道目標的可能性是相等的。
b.接下來計算尋道長度為k的可能性。提示：這包括所有移動了k個磁軌的可能性之和。
c.使用下面計算期望值得公式，計算一次尋道平均跨越的磁軌數目：
n-1e[x]=∑i∑pr[x=i]
i=0 d．說明檔n比較大時，一次尋道平均跨越的磁軌數接近n/3.
（a）設p[j/t]表示位於磁軌t，尋道長度為j的概率，知隨機訪問乙個任何乙個磁軌的可能性為相等為1/n，因此我們有p[j/t]=1/n,t<=j-1或者t>=n-j;p[j/t]=2/n,j-1 （b）令p[k]=∑p[k/t]*p[t]=1/n∑p[k/t],由（a）可知，取值1/n的有2k個磁軌，取值為2/n有（n-k）個，
所以有p[k]=（2k/n+2(n-k)/n）/n=2(n-k)/n*n
(c)e[k]=∑k*p[k]=∑2k(n-k)/n*n
n*n-1)/3n
(d)當n比較大時，從上文可以看出一次尋道平均跨越磁軌數接近n/3
11.5下面的公式適用於高速緩衝儲存器和磁碟快取記憶體：
ts=tc+m×td
請把這個公式推廣到n級儲存器結構，而不是僅僅2級。
定義：ai=從i級儲存器找到資訊的時間；
hi=訊息在第i級儲存器並且沒有在更高階儲存器的概率；
bi=從第（i+1）級向第i級傳送一塊資料的時間。
假設快取在1級儲存上，主存在2級儲存上，如此下去，形成乙個n級儲存結構，因此有
ts=∑aihi
若訊息在m1層，可以立即被讀，如果在m2中，不在m1中，那麼這塊資料從m2傳到m1中再讀。
因此 a2=b1+a1
進而有 a3=b2+a2=b1+b2+a1
即有 ai=a1+∑bj
所以 ts=t1∑hi+∑∑bjhi
因為 ∑hi=1
最後可得 ts=t1+∑∑bjhi
11.6對基於頻率的替換演算法（見圖11.12），定義fnew,fmiddle和fold分別為包含新區，中間區和的快取記憶體片段，顯然fnew+fmiddle+fold=1.如果有
a．fold=1—fnew
b. fold=1/（快取記憶體大小）
請分別描述該策略。
a． 圖11.11的中間區是空的，因此這種策略退化為圖11.11a的策略。
b． 老區由一塊組成，並且我們有lru替換策略。
11.7對於乙個有9個磁軌的磁帶，磁帶速度為120英吋每秒，磁帶密度為1600線位/英吋，請問它的傳送率為多少？
密度可表示為1600線位每英吋，因此傳送速率為1600×1200=192000線位每秒。
11.8假設有乙個2400英吋的磁帶盤，記錄間的間隙為0.6英吋，這個間隙是磁帶在讀操作之間的停止；在間隙期間磁帶速度成線性增加或減小，磁帶的其他與習題11.
7相同。磁帶上的資料按物理記錄組織，每個物理記錄包含固定數目的由使用者定義的單元，稱為邏輯記錄。
a.在磁帶上讀取分裝在10個物理記錄中的120個邏輯記錄需要多少時間？
b．同樣。如果是分裝在30個物理記錄中，則需要多少時間？
c.對於上述每種分塊方案，整個磁帶分別可以儲存多少個邏輯記錄？
d．對於上述每種分塊方案，有效的總傳速率分別是多少？
e.磁帶的容量是多少？
假設每個記錄由30塊組成。
b．我們先定義從乙個物理塊加間隙到了另一塊的讀取時間
物理塊的大小=（30個邏輯記錄每物理記錄）×（120位元每邏輯記錄）
節物理塊的長度=節/（1600位元/英吋）=2.35英吋
間隙的長度=0.6英吋
傳輸乙個塊加間隙的傳輸時間=2.25/120+0.6/60=0.02875秒
磁帶上塊的數目=（2400×12）/（2.25+0.6）=10105物理塊
因此，讀取時間為 10105×0.02875=291秒
c.如果分裝在30個物理記錄中，磁帶包含10105個物理記錄和
30×10105=303150個邏輯記錄。
d.分裝在30個物理記錄中的有效傳輸數率：
r=（303150×120）/291=節/秒
e．容量=303150×120=節
11.9如果磁碟中扇區大小固定為每扇區為節，並且每磁軌96個磁區，每面110個磁軌，一共有8個可用的面，對於習題11.8（b），計算儲存這些邏輯記錄需要多少磁碟空間（扇區、磁軌和面）。
忽略檔案頭記錄和磁軌索引，並假設記錄不能跨越兩個扇區。
每個扇區能容納4個記錄，所需扇區數=303150/4=75788
所需磁軌數=75788/96=790
所需面數=790/110=8
11.10考慮習題11.9所描述的磁碟系統，假設該磁碟的旋轉速度為360r/m。
乙個處理器使用中斷驅動i/o從磁碟中讀取乙個扇區，每個位元組乙個中斷。如果處理每個中斷需要2.5us，處理器花費在處理i/o上的時間佔多少百分比（忽略尋道時間）？
每扇區節，每位元組乙個中斷，所以每扇區512個中斷。
中斷總時間=2.5×512=1280us。
每個扇區讀取時間=60s/m×360r/m×96扇區/磁軌=1736us
處理器花費在處理i/o上的時間百分比=100×1280/1736=74％
11.11如果使用dma策略並假設每個扇區乙個中斷，重做習題11.10。
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