试题二（25 分）

阅读以下关于 I/O 系统处理能力评估的说明，在答题纸上回答问题 1 至问题 3。 拟建设的某事务处理系统数据交换非常频繁。经过初步分析，存储子系统的 I/O性能决定了整个系统的响应时间。目前主流磁盘的容量为 40GB 和 80GB 两种规格。采用不同规格的磁盘，存储子系统的 I/O性能会有很大的不同，同时也产生不一样的成本。评价使用小容量或大容量磁盘每秒每个 I/O操作的成本，对于选择恰当的设计方案意义重大。

经过调研，该项目的系统分析师小刘得到了以下与存储子系统有关的部件的性能和成本说明：

（1）CPU系统，成本是 20000 元，处理能力是 2500MIPS。

（2）主存的带宽是 16 字节，访问周期是 10ns。

（3）1000MB/s 的 I/O总线，可连接 20 个 Ultra3 SCSI 总线和控制器。

（4）Ultral3 SCSI总线，成本是 500元，传输速度是 160MB/s，每条总线最多可以支持 15 个磁盘，执行一个磁盘 I/O操作平均增加 0.3ms 的开销。

（5）每个磁盘 I/O操作需要使用 50000 条 CPU指令。

（6）安装磁盘的驱动器盒，成本是每个驱动器盒 1500 元。为磁盘提供电力和降温，每个驱动器盒配置一条SCSI连接线， 可以安放80GB磁盘8个或者40GB的磁盘12个。

（7）无论是大容量磁盘还是小容量磁盘，成本都是 10 元/GB，转速都是 15000RPM（每分钟 15000 转） ，平均寻道时间是 5ms，传输速率是 40MB/s。 为了进一步进行定量评估，小刘假设磁盘存储容量必须是 1920GB（大、小两种规格的磁盘不能混用） ，每次 I/O 的平均数据量是 32KB，每次磁盘 I/O 操作时间=平均寻道时间+平均旋转延迟+传输时间，所有磁盘负载都是均衡的，而且所有设备的能力都可以得到 100%的发挥。 说明：用 IOPS 表示每秒执行的 I/O数量。

【问题 1】 （8 分）

（1） CPU系统能够支持的最大 IOPS 是多少？

（2） 主存能够支持的最大 IOPS 是多少？

（3） I/O总线能够支持的最大 IOPS 是多少？

（4） 每个 Ultra3 SCSI 总线能够支持的最大 IOPS 是多少？

【问题 2】 （7 分）

I/O链中最后一个连接是磁盘本身。

（1） 平均每次磁盘的 I/O时间是多少（精确到 0.1ms）？

（2） 操作每个磁盘的最大 IOPS 是多少？

（3） 采用大小两种规格的磁盘，磁盘能够提供的最大 IOPS 分别是多少？

【问题 3】 （10 分）

（1） 采用大小两种规格的磁盘以组织存储系统，分别需要几个驱动器盒和几条

SCSI 连接线？

（2） 系统 I/O性能的瓶颈是由哪个部件决定的？

（3） 两种组织方式的总成本分别是多少（精确到 0.1 元）？

（4） 两种组织方式的每个 IOPS 的成本分别是多少（精确到 0.1 元）？

（5） 哪种方式的性价比高？