单缓冲和双缓冲的时间计算

• 在块设备输入数据的过程中，首先把磁盘数据送到缓冲区，花费的时间为$T_s$，(简记为$T_s$过程)
• 然后把操作系统缓冲区的数据送到用户区，花费的时间为$T_m$，（简记为$T_m$过程）
• 最后用户进程对这批数据进行计算，花费的时间为$T_c$。（简记为$T_c$过程）

单缓冲的情况如下：

当$T_c$过程与$T_m$过程操作同一块缓冲区时，这两个操作不能并行（读写锁），$T_s$过程和$T_m$一直都不能并行

• 当$T_s$>$T_c$，（上图）主要是$T_m$与$T_s$不能并行，因此：

  • 总时间：$T_{总}$ = $n\ast (T_s+T_m)+T_c$
  • 平均时间：$T$ = $\frac{n\ast (T_s+T_m)+T_c}{n}$ $\approx$$T_s$ + $T_m$

• 当$T_s$<$T_c$，（上图）主要是$T_m$与$T_c$不能并行，因此：

  • 总时间：$T_{总}$ = $n\ast (T_c+T_m)+T_s$
  • 平均时间：$T$ = $\frac{n\ast (T_c+T_m)+T_s}{n}$ $\approx$$T_c$ + $T_m$

综上，单缓冲下平均时间$T\approx$max($T_s$,$T_c$)+$T_m$

双缓冲条件下:

$T_s$过程与$T_m$过程可以并行，$T_m$过程与$T_c$过程不能并行

• 当$T_s$>$T_c$时，（上图）由于$T_m$<<$T_c$且$T_m$<<$T_s$，所以：

  • 总时间：$T_{总}$ = $n\ast T_s+T_m+T_c$
  • 平均时间：$T$ = $\frac{n\ast T_s+T_m+T_c}{n}$ $\approx$ $T_s$ $\approx$ max($T_s$, $T_c$)

• 当$T_s$<$T_c$时，$T_m$与$T_c$不能并行，所以：

  • 总时间：$T_{总}$ = $n\ast (T_m+T_c)+T_s$
  • 平均时间：$T$ = $\frac{n\ast (T_m+T_c)+T_s}{n}$ $\approx$$T_c$ + $T_m$ $\approx$ max($T_s$, $T_c$) + $T_m$

但$T_s$<$T_c$这种情况非常少，所以一般做题时填双缓冲的时间都填$T_s$>$T_c$情况下的max($T_s$, $T_c$)

综上，双缓冲平均时间为max($T_s$, $T_c$)

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题目：假设磁盘块与缓冲区大小相同，每个盘块读入缓冲区的时间为10μs，由缓冲区送至用户区的时间是5μs，系统对每个磁盘块数据的处理时间为2μs。若用户需要将大小为10个磁盘块的Docl文件逐块从磁盘读入缓冲区，并送至用户区进行处理，那么采用单缓冲区需要花费的时间为（ ）μs；采用双缓冲区需要花费的时间为（ ）μs。

单缓冲区：(10+5)10+2=152
双缓冲区：1010+5+2=107