有一个计算机的虚存系统采用请求式分页机制,其中,从内存读/写一个单元需要花费100ns。该虚存系统由内存和硬盘组成,硬盘具有以下参数:转速7200RPM,磁盘块大小4KB,平均寻道时间5ms,传输率1Gb/s,控制开销为0.1ms。请回答以下问题:
(1)假如缺页率为0,则该虚存系统的有效访问时间是多少?(2)从硬盘读入或写出一个磁盘块的平均时间是多少?(3)如果缺页率为1%,缺页时页面被修改的比例是20%,不考虑缺页时的系统开销,则该虚存系统的有效访问时间是多少?
答:(1)缺页率为0,说明此时进程所需的页面均在内存中,则查询页表访问一次,读取数据访问一次,一共访问两次内存,有效访问时间是100+100=200ns。(2)磁盘访问时间=寻道时间+旋转延迟时间+传输时间+控制开销。题干已知寻道时间5ms,控制开销0.1ms,需要计算延迟时间和传输时间。转速7200RPM,即每分钟7200转,那么每秒钟120转,则旋转延迟时间为1/(120×2)≈4.17ms(1s=1000ms)。传输率1Gb/s,磁盘块大小4KB=32Kb,则传输时间为32Kb÷1Gb=215÷230=0.03ms。因此,磁盘访问时间为5+0.1+4.71+0.03=9.3ms。(3)缺页率为1%,即99%的情况下只需要访问两次内存(查询页表访问一次,读取数据访问一次),用时200ms。缺页时页面被修改的比例是20%,这20%的页面是需要被写回磁盘的,然后再读取所需的页面到内存中,所以查询页表确定缺页+淘汰页写回磁盘+调入所需页到内存+缺页开销+访问所需页,不考虑缺页时的系统开销,则缺页开销为0。一共有两次I/O操作、两次内存访问。剩下80%的页因为没有被修改,换出时可以直接丢弃,需要一次I/O用于读取所需页面到内存以及两次内存访问。因此,该虚存系统的有效访问时间为99%×200+1%×[80%×(300+9300)+20%×(300+9300×2)]=312.6ns。
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