高等计算机系统结构

《高等计算机系统结构》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、高等计算机系统结构（第十讲）2011年05月23日程旭存贮系统和I/O动机:谁关心I/O?CPU性能:每年增长60%I/O系统的性能受到机械延迟的限制(磁盘I/O)每年改进<10%(每秒的输入输出量或MB/sec)Amdahl定律：系统加速比受制于最慢的部分！10%IO&10xCPU=>性能改进5倍(损失50%)10%IO&100xCPU=>性能改进10倍(损失90%)I/O瓶颈：缩小程序执行中CPU部分的时间削减快速CPU的潜在性能Reliability可靠性Scalability可扩展性Availability可用性Dependability可信性

2、GraphicsExpBusXfaceBaseI/OLANSCSIDRAMVRAMProcessorCache/DRAMControllerAudioMotionVideoVRAMDRAMCacheVRAMDRAMPCIBusISA/EISA-MicroChannelAdd-inboardBridgeArchitecture个人计算机剖视NetworkDiskI/O系统ProcessorCacheMemory-I/OBusMainMemoryI/OControllerDiskI/OControllerI/OControllerGraphicsinter

3、rupts工艺发展趋势现在，磁盘容量每18月翻一番1990年之前，每36月翻一番当今：处理器性能每18月翻一番当今：存储器大小每18月翻一番(三年四倍)当今：磁盘容量每18月翻一番磁盘定位速率(寻道+旋转)每十年翻一番！I/OGapFirstlawinDiskDensityMillionBits/SquareInch存贮技术的驱动力主流计算模式的驱动五十年代:批处理到在线处理的转变九十年代:集中处理到普及计算的转变计算机无处不在：电话、电子书籍、汽车、摄像机全球性光纤网络及无线网络存贮工业的成效：嵌入式存贮更小、更便宜、更可靠、更低功耗数据使用高容量、

4、层次式管理存储系统历史回顾1956IBMRamac~七十年代早期Winchester针对大型机开发，专用接口在大小上不断缩小：27in.至14in.七十年代5.25英寸软盘出现工业标准磁盘接口ST506,SASI,SMD,ESDI八十年代早期个人计算机和第一代工作站八十年代中期Client/server计算基于文件服务器的集中存储加速磁盘的小型化：8英寸至5.25英寸巨大的磁盘驱动器市场成为现实工业标准：SCSI、IPI、IDE在PC市场，采用5.25英寸驱动器，专用接口寿终正寝磁盘的历史数据密度兆位/平方英寸显示的容量单位兆字节1973:1.7兆位/

5、平方英寸140兆字节1979:7.7兆位/平方英寸2,300兆字节source:NewYorkTimes,2/23/98,pageC3,Wakersofdiskdrivescrowdevenmoredataintoevensmallerspaces历史回顾八十年代末/九十年代初：膝上机、笔记本电脑(掌上机)3.5英寸、2.5英寸(1.8英寸)大小加上容量驱动市场，而非性能目前，带宽改进：40%/年来自DRAM、PCMCIA卡中flashRAM的挑战仍然太贵，Intel承诺降低成本但还没有兑现每立方英寸上兆字节，还不能另人满意光盘性能尚不理想，但有小的

6、生存空间(CDROM)磁盘历史（绪）1989:63Mbit/sq.in60,000MBytes1997:1450Mbit/sq.in2300MBytessource:NewYorkTimes,2/23/98,pageC3,Wakersofdiskdrivescrowdevenmoredataintoevensmallerspaces1997:3090Mbit/sq.in8100MBytesArealDensityBitsrecordedalongatrackMetricisBitsPerInch(BPI)Numberoftrackspersurfac

7、eMetricisTracksPerInch(TPI)CareaboutbitdensityperunitareaMetricisBitsPerSquareInchCalledArealDensityArealDensity=BPIxTPI九十年代初的数据存贮技术CapBPITPIBPI*TPIDataXferAccessTechnology(MB)(Million)(KByte/s)TimeConventionalTape:Cartridge(.25")150120001041.292minutesIBM3490(.5")80022860380.93

8、000secondsHelicalScanTape:Video(8mm)46004320016