Organización del computador I - 2 o Cuatrimestre 2007 Objetivos: Reconocer y comprender el funcionamiento de los diferentes dispositivos de Entrada/Salida Nota: En todos los ejercicios, si no se especifica lo contrario, suponga que el tamaño del buffer de disco es de un sector, pudiendo considerar despreciable la velocidad de transferencia del dispositivo al procesador. Ejercicio 1 Suponga los siguientes parámetros de un disco: T s : Tiempo de posicionamiento medio (seek time). R: Velocidad de rotación del disco en rpm (revoluciones por minuto). Escribir la expresión de T a en segundos (tiempo medio de acceso a un sector) en función de los parámetros anteriores. Ejercicio 2 Dado un disco con las siguientes características: Tiempo de posicionamiento medio: 12ms Tasa de transferencia: 5 MB/s Tiempo de rotación: 5400 rpm 32 sectores por pista. Cuánto tardará en leer, en promedio, un sector de 512 bytes del disco? Ejercicio 3 Un disco tiene 128 pistas de 32 sectores cada una, sobre una superficie de ocho platos de una sola cara cada uno. El disco gira a 3600 rpm y le toma 15 ms moverse entre pistas adyacentes, y 60 ms en el peor caso. Cuál es el tiempo más largo necesario para leer completamente un sector arbitrario, ubicado en cualquier lugar del disco? Ejercicio 4 Dado un disco de 5 caras con 800 cilindros de 32 sectores cada uno con los siguientes parámetros: Tiempo de rotación: 20 ms. 1
Tiempo de posicionamiento adyacente: 10 ms y 50 ms en el peor caso. Tiempo de posicionamiento medio: 23 ms. El cambio entre caras, si no varía el cilindro, puede considerarse instantáneo. a) Calcular cuánto se tarda en leer completamente, en promedio, un sector del disco leído al azar. b) Calcular cuánto se tarda en transferir todos los datos del disco en forma secuencial suponiendo que la transferencia de un sector por parte del controlador del disco demora unos 15 ms. Ejercicio 5 Se tiene un disco con las siguientes características: 320 bytes/sector 26 sectores/pista (0... 25) 15 cabezas (0... 14) 200 cilindros (0... 199) Vel. Rotación: 3000 rpm T seek entre cilindros adyacentes: 3ms T seek medio : 12 ms Se desea almacenar en disco un archivo de 4300 registros lógicos de 480 bytes cada uno secuencialmente. Un bloque esta formado por 4 sectores. Suponiendo que el primer sector es el (0,0,21) [cilindro, cabeza, sector] contestar: a) Cuántos registros lógicos/bloque hay? b) Cuál es el último sector ocupado por el archivo? c) Cuánto se tardará en leer todo el archivo? Suponer que sólo se dispone de un buffer del tamaño de un bloque y que el controlador de disco tarda 10ms. por bloque. Ejercicio 6 Se tiene un disco de 5 caras y 800 cilindros, con 32 sectores de 512 bytes por pista. El tiempo de rotación es de 20 ms, el T seek adyacentes 10ms y T seek medio es 15 ms. Cuánto tarda en hacerse una copia de un archivo de 5000 registros (guardados secuencialmente desde el principio del cilindro 0) de 100 bytes al disco, si 4 sectores conforman un bloque y del controlador del disco demora unos 15 ms. por bloque? Ejercicio 7 Se tiene un disco con las siguientes características: 3893 cilindros [0... 3892] 16 cabezas [0... 15] 63 sectores por pista [0... 62] 512 bytes por sector Tamaño del Buffer: 18 sectores Tiempo de transferencia: 10 ms. Tiempo medio de posic.: 9 ms. Tiempo de posic. entre cilindros adyacentes: 2,5 ms. Velocidad de rotación: 7200 RPM Tiempo de posicionamiento peor caso: 10 ms. Tamaño de un bloque: 6 sectores Se desea almacenar en disco un archivo de 10.000 registros lógicos de 1500 bytes cada uno. Suponiendo que el primer sector del archivo es el (72, 7, 27) (cilindro, cabeza, sector), responda las siguientes preguntas: 2
a) Cuántos registros lógicos por bloque hay? b) Cuál es el último sector ocupado por el archivo? c) Cuánto espacio ocupa el archivo en el disco? d) Calcular el desperdicio total del archivo. e) Cuánto se tardará en leer todo el archivo? Suponer que es el único proceso en ejecución. Ejercicio 8 A continuación se encuentran las especificaciones técnicas de una disquetera de 3 1 2 Cant. De Pistas: 80 300 RPM Cant. De sectores/pista: 18 Tiempo de posicionamiento: 72 ms. Cant. De cabezas: 2 Tamaño del buffer: 2 Kbytes. Tamaño de un sector: 512 bytes. Tiempo de transferencia: 5 ms. Tiempo para el que el motor tome la velocidad necesaria para leer o escribir: 0,5 seg. a) Calcular la capacidad exacta del disquete. b) Luego de dar formato en DOS a un disquete de 3 1 2 la capacidad del mismo es de 1.457.664 bytes Cuál es la cantidad de sectores que fueron ocupados al dar este formato al disquete? c) Cuál es el tiempo total de lectura del disquete completo? Ejercicio 9 Dada una cinta de 2400 pies con 9 pistas, cuya velocidad es de 120 pies/seg. y cuya densidad es de 1600 bits/pulgada, con registros lógicos de 120 bytes, con un IRG (Inter Record Gap) de 0,6 pulgadas y un tiempo de start/stop de 10 ms (1 pie = 12 pulgadas). a) Cuántos registros lógicos contendrá la cinta si utiliza factor de bloqueo 10 (10 registros lógicos por registro físico)? y con 30? b) Cuál es la capacidad de la cinta para cada uno de los factores de bloqueo precedentes? c) Cuánto tomará leer la cinta completa con factor de bloqueo 10? d) Cuánto tomará leer la cinta completa con factor de bloqueo 30? Ejercicio 10 Dadas las siguientes cintas responda: a) Qué cinta tiene más capacidad? b) Qué cinta lee/escribe los datos más velozmente? c) Qué cinta tiene el menor desperdicio? 100 GB de capacidad con una densidad de 1600 bits/pulgada, un tamaño de IRG de 0,41 pulgadas, velocidad de lectura efectiva de 15MB/s y registros físicos de 50KB. 2400 pies de longitud, 6250 bits/pulgada de densidad y 0,6 pulgadas de IRG con factor de bloqueo 20 y registros lógicos de 10 KB y velocidad de lectura efectiva de 10MB/s. 3
12 GB de capacidad, 9600 pies de longitud, registros físicos de 768KB (buffer del tamaño de un registro físico) con un IRG de 0,41, velocidad de cinta de 200 pies/s y tiempo de start/stop de 5ms. Asuma para las tres cintas que se trabaja con 9 pistas. Ejercicio 11 Suponga que un posible estándar de CD requiere muestras de 20 bits/canal a 44,1Khz. a) Cuál es la tasa de transferencia efectiva necesaria para reproducir audio en estéreo con esta calidad? b) Cuánto ocupa un minuto de audio? Ejercicio 12 Se tiene un disco de 5 caras y 800 cilindros, con 32 sectores de 512 bytes por pista. El tiempo de rotación es de 20 ms, el T seek adyacentes 10ms y T seek medio es 15 ms. Cuánto tarda en hacerse una copia de un archivo de 5000 registros (guardados secuencialmente desde el principio del cilindro 0) de 100 bytes al disco, si 4 sectores conforman un bloque y del controlador del disco demora unos 15 ms. por bloque? Ejercicio 13 Considérese el disco del ejercicio 12, y supóngase que el mismo rota a 3600 rpm. Un procesador lee un sector del disco usando E/S por interrupciones. Suponga que el tamaño del buffer es de 4 sectores. a) Si se tardan 2,5ms en procesar cada interrupción, qué porcentaje del tiempo pasará el procesador manejando la E/S (despreciar el tiempo de búsqueda)? b) Suponga ahora DMA. Vuelva a calcular. Ejercicio 14 Dado un disco con un tiempo de transferencia de 4MB/s que utiliza DMA para la transferencia. a) Cuál es el overhead en el acceso a disco? Para configurar el DMA se tarda 800 ciclos y la interrupción que notifica el fin de la transferencia tarda 300 ciclos. El tamaño medio de transferencia es de 0.5K y el procesador es de 300MHz. b) Cuál es el overhead del DMA si el tamaño medio de transferencia es de 2K pero la tasa de transferencia fuera de 8 MB/s? Ejercicio 15 Se tiene un disco rígido cuyo controlador (externo) tiene la capacidad de realizar transferencias DMA. El disco tiene las siguientes características: 2500 RPM 512 bytes por sector 32 sectores por pista Tiempo medio de posicionamiento: 10ms. Tiempo de transferencia = 5 ms + tiempo de bus. Tamaño de un buffer = tamaño de un bloque. Un ciclo de bus dura 120ns y todo archivo utiliza bloques de 4 sectores. Se desea copiar a memoria un archivo de 3200Kb. Los bloques que ocupa el archivo no están contiguos. 4
a) Cuánto se demora en copiar el archivo a memoria? b) Para copiar el archivo cuántos pedidos de lectura deberá hacer el SO al controlador DMA del disco? qué información debe pasar el SO al controlador DMA en cada pedido? 5