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網絡工程師常用計算公式大全
為了方便廣大計算機學習者，yjbys小編下面為你整理了網絡工程師經常用到的計算公式，希望對你有所幫助。
單位的換算
1字節(B)=8bit 1KB=1024字節1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB
通信單位中K=千，M=百萬
計算機單位中K=210，M=220
倍數剛好是1024的冪
^為次方;/為除;*為乘;(X/X)為單位
計算總線數據傳輸速率
總線數據傳輸速率=時鐘頻率(Mhz)/每個總線包含的時鐘周期數*每個總線周期傳送的字節數(b)
計算系統速度
每秒指令數=時鐘頻率/每個總線包含時鐘周期數/指令平均占用總線周期數
平均總線周期數=所有指令類別相加(平均總線周期數*使用頻度)
控制程序所包含的總線周期數=(指令數*總線周期數/指令)
指令數=指令條數*使用頻度/總指令使用頻度
每秒總線周期數=主頻/時鐘周期
FSB帶寬=FSB頻率*FSB位寬/8
計算機執行程序所需時間
P=I*CPI*T
執行程序所需時間=編譯后產生的機器指令數*指令所需平均周期數*每個機器周期時間
指令碼長
定長編碼:碼長>=log2
變長編碼:將每個碼長*頻度，再累加其和
平均碼長=每個碼長*頻度
流水線計算
流水線周期值等于最慢的那個指令周期
流水線執行時間=首條指令的執行時間+(指令總數-1)*流水線周期值
流水線吞吐率=任務數/完成時間
流水線加速比=不采用流水線的執行時間/采用流水線的執行時間
存儲器計算
存儲器帶寬:每秒能訪問的位數單位ns=10-9秒
存儲器帶寬=1秒/存儲器周期(ns)*每周期可訪問的字節數
(隨機存取)傳輸率=1/存儲器周期
(非隨機存取)讀寫N位所需的平均時間=平均存取時間+N位/數據傳輸率
內存片數：(W/w)*(B/b)W、B表示要組成的存儲器的字數和位數;
w、b表示內存芯片的字數和位數
存儲器地址編碼=(第二地址–第一地址)+1
{例:[(CFFFFH-90000H)+1]/[(16K*1024)*8bit]}
內存位數：log2(要編址的字或字節數)
Cache計算
平均訪存時間：Cache命中率*Cache訪問周期時間+Cache失效率*主存訪問周期時間
[例:(2%*100ns+98%*10ns)+1/5*(5%*100ns+95%*10ns)=14.7ns]
映射時，主存和Cache會分成容量相同的組
cache組相聯映射主存地址計算
主存地址=(主存容量塊數*字塊大小)log2(主存塊和cache塊容量一致)
[例:128*4096=219(27*212)]
主存區號=(主存容量塊數/cache容量塊數)log2
Cache訪存命中率=cache存取次數/(cache存取次數+主存存取次數)
磁帶相關性能公式
數據傳輸速率(B/s)=磁帶記錄密度(B/mm)*帶速(mm/s)
數據塊長充=B1(記錄數據所需長度)+B2(塊間間隔)
B1=(字節數/記錄)*塊因子/記錄密度
讀N條記錄所需時間:T=S(啟停時間)+R+D
R(有效時間)=(N*字節數/記錄)/傳輸速度
D(間隔時間)=塊間隔總長/帶速=[(N/塊化因子)*(塊間間隔)]/帶速
每塊容量=記錄長度*塊化系數
每塊長度=容量/(記錄密度)
存儲記錄的塊數=磁帶總帶長/(每塊長度+每塊容量)
磁帶容量=每塊容量*塊數
磁盤常見技術指標計算公式
雙面盤片要*2因為最外面是保護面又-2 N*2-2
非格式化容量=位密度*3.14159*最內圈址徑*總磁道數
[例:(250*3.14*10*10*6400)/8/1024/1024=59.89MB]
總磁道數=記錄面數*磁道密度*(外直徑-內直徑)/2
[例:8面*8*(30-10)/2*10=6400]
每面磁道數=((外徑-內徑)/2)×道密度
每道位密度不同，容易相同
每道信息量=內徑周長×位密度
[例:10cm×10×3.14159×250位/mm=78537.5位/道]
格式化容量=每道扇區數*扇區容量*總磁道數
[例:(16*512*6400)/1024/1024=50MB]
or
格式化容量=非格式化容量×0.8
平均傳輸速率=最內圈直徑*位密度*盤片轉速
[例:[2*3.14*(100/2)]*250*7200/60/8=1178Kb/s]
數據傳輸率=(外圈速率+內圈速率)/2
外圈速率=外徑周長×位密度×轉速
[例:(30cm×10×3.14159×250位/mm×120轉/秒)/8/1024=3451.4539 KB/s]
內圈速率=內徑周長×位密度×轉速
[例:(10cm×10×3.14159×250位/mm×120轉/秒)/8/1024=1150.4846 KB/s]
數據傳輸率(3451.4539+1150.4846)/2=2300.9693 KB/s
存取時間=尋道時間+等待時間
處理時間=等待時間+記錄處理時間
(記錄處理最少等待時間=0，最長等待時間=磁盤旋轉周期N ms/周*記錄道數)
移動道數(或扇區)=目標磁道(或扇區)-當前磁道(或扇區)
尋道時間=移動道數*每經過一磁道所需時間
等待時間=移動扇區數*每轉過一扇區所需時間
讀取時間=目標的塊數*讀一塊數據的時間
數據讀出時間=等待時間+尋道時間+讀取時間
減少等待時間調整讀取順序能加快數據讀取時間
平均等待時間=磁盤旋轉一周所用時間的一半
(自由選擇順逆時鐘時，最長等待時間為半圈，最短為無須旋轉)
平均等待時間=(最長時間+最短時間)/2
平均尋道時間=(最大磁道的平均最長尋道時間+最短時間)/2
最大磁道的平均最長尋道時間=(最長外徑+圓心)/2
操作系統
虛存地址轉換
(((基號)+段號)+頁號)*2n+頁內偏移網絡流量與差錯控制技術 最高鏈路利用率
a:幀計數長度
a可以是傳播延遲/發一幀時間
數據速率*線路長度/傳播速度/幀長
數據速率*傳播延遲/幀長
停等協議最高鏈路利用率E=1/(2a+1)
W:窗口大小
滑動窗口協議E=W/(2a+1)
P:幀出錯概率
停等ARQ協議E=(1-P)/(2a+1)
選擇重發ARQ協議
若W>2a+1則E=1-P
若W<=2a+1則E=W(1-P)/(2a+1)
后退N幀ARQ協議
若W>2a+1則E=(1-P)/(1-P+NP)
若W<=2a+1則E=W(1-P)/(2a+1)(1-P+NP)
CSMA/CD常用計算公式
網絡傳播延遲=最大段長/信號傳播速度
沖突窗口=網絡傳播延遲的兩倍.(寬帶為四倍)
最小幀長=2*(網絡數據速率*最大段長/信號傳播速度)
例:Lmin=2*(1Gb/s*1/200 000)=10 000bit=1250字節
性能分析
吞吐率T(單位時間內實際傳送的位數)
T=幀長/(網絡段長/傳播速度+幀長/網絡數據速率)
網絡利用率E
E=吞吐率/網絡數據速率
以太網沖突時槽
T=2(電波傳播時間+4個中繼器的延時)+發送端的工作站延時+接收站延時
即T=2*(S/0.7C)+2*4Tr+2Tphy
T=2S/0.7C+2Tphy+8Tr
S=網絡跨距
0.7C=電波在銅纜的速度是光波在真空中的0.7倍光速
Tphy=發送站物理層時延
Tr=中繼器延時
快速以太網跨距
S=0.35C(Lmin/R–2 Tphy-8Tr)
令牌環網
傳輸時延=數據傳輸率*(網段長度/傳播速度)
例:4Mb/s*(600米/200米/us)us=12比特時延(1us=10-6秒)
存在環上的位數=傳播延遲(5us/km)*發送介質長度*數據速率+中繼器延遲
路由選擇
包的發送=天數*24小時(86400秒)*每秒包的速率
IP地址及子網掩碼計算
可分配的網絡數=2網絡號位數
網絡中最大的主機數=2主機號位數-2例:10位主機號=210-2=1022
IP和網絡號位數取子網掩碼
例:IP:176.68.160.12網絡位數:22
子網:ip->二進制->網絡號全1，主機為0->子網前22位1，后為0=255.255.252.0
Vlsm復雜子網計算
Ip/子網編碼
1.取網絡號.求同一網絡上的ip
例:112.10.200.0/21前21位->二進制->取前21位相同者(ip)/(子網)
2.路由匯聚
例:122.21.136.0/24和122.21.143.0/24判斷前24位->二進制->取前24位相同者10001000 10001111
系統可靠性:
串聯:R=R1*R2*....RX
并聯:R=1-(1-R1)*(1-R2)*...(1-RX)
pcm編碼
取樣:最高頻率*2
量化:位數=log2^級數
編碼量化后轉成二進制
海明碼信息位:
k=冗余碼
n=信息位
2^k-1>=n+k
數據通信基礎
信道帶寬
模擬信道W=最高頻率f2–最低頻率f1
數字信道為信道能夠達到的最大數據速率
有噪聲
香農理論C(極限數據速率b/s)=W(帶寬)*log2(1+S/N(信噪比))
信噪比dB(分貝)=10*log10 S/N S/N=10^(dB/10)
無噪聲
碼元速率B=1/T秒(碼元寬度)
尼奎斯特定理最大碼元速率B=2*W(帶寬)
一個碼元的信息量n=log2 N(碼元的種類數)
碼元種類
數據速率R(b/s)=B(最大碼元速率/波特位)*n(一個碼元的信息量/比特位)=2W*log2 N
交換方式傳輸時間
鏈路延遲時間=鏈路數*每鏈路延遲時間
數據傳輸時間=數據總長度/數據傳輸率
中間結點延遲時間=中間結點數*每中間結點延遲時間
電路交換傳輸時間=鏈路建立時間+鏈路延遲時間+數據傳輸時間
報文交換傳輸時間=(鏈路延時時間+中間結點延遲時間+報文傳送時間)*報文數
分組交換
數據報傳輸時間=(鏈路延時時間+中間結點延遲時間+分組傳送時間)*分組數
虛電路傳輸時間=鏈路建立時間+(鏈路延時時間+中間結點延遲時間+分組傳送時間)*分組數
信元交換傳輸時間=鏈路建立時間+(鏈路延時時間+中間結點延遲時間+分組傳送時間)*信元數
差錯控制
CRC計算
信息位(K)轉生成多項式=K-1 K(x)
例:K=1011001=7位–1=從6開始
=1*x^6+0*x^5+1*x^4+1*x^3+0*x^2+0*x^1+1*x^0
=x6+x4+x3+1
冗余位(R)轉生成多項式=和上面一樣
生成多項式轉信息位(除數)=和上面一樣，互轉
例:G(x)=x3+x+1=1*x^3+0*x^2+1*x^1+1*x^0=1011
原始報文后面增加“0”的位數和多項式的最高冪次值一樣，生成校驗碼的位數和多項式的最高冪次值一樣，計算CRC校驗碼，進行異或運算(相同=0，不同=1)
網絡評價
網絡時延=本地操作完成時間和網絡操作完成時間之差
吞吐率計算
吞吐率=(報文長度*(1-誤碼率))/((報文長度/線速度)+報文間空閑時間
吞吐率估算
吞吐率=每個報文內用戶數據占總數據量之比*(1–報文重傳概率)*線速度
吞吐率=數據塊數/(響應時間–存取時間)
響應時間=存取時間+(數據塊處理/存取及傳送時間*數據塊數)
數據塊處理/存取及傳送時間=(響應時間–存取時間)/數據塊數
有效資源利用率計算
有效利用率=實際吞吐率/理論吞吐率
例:=(7Mb/s*1024*1024*8)/(100Mb/s*1000*1000)=0.587
組網技術
(adsl)計算文件傳輸時間
T=(文件大小/*換算成bit)/(上行或下行的速度Kb)/*以mb速度*/
如24M 512kb/s T=(24*1024*1024*8)/(512*1000)=393秒
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