网络工程师考试常用计算公式汇总--必看

Posted 2021-08-27 H_Cisco

网络工程师考试常用计算公式汇总

一、单位的换算

1字节(B)=8bit  1KB=1024字节 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB

通信单位中  K=千 , M = 百万

计算机单位中  K=2^10 , M= 2^20

倍数刚好是1.024的幂  ^ 为次方; /为除 ; *为乘 ; (X/X)为单位

二、计算总线数据传输速率

总线数据传输速率=时钟频率(Mhz)/每个总线包含的时钟周期数*每个总线周期传送的字节数(b)

三、计算系统速度

每秒指令数=时钟频率/每个总线包含时钟周期数/指令平均占用总线周期数

平均总线周期数=所有指令类别相加(平均总线周期数*使用频度)

控制程序所包含的总线周期数=(指令数*总线周期数/指令)

指令数=指令条数*使用频度/总指令使用频度

每秒总线周期数=主频/时钟周期

FSB带宽=FSB频率*FSB位宽/8

四、计算机执行程序所需时间

P=I*CPI*T

执行程序所需时间=编译后产生的机器指令数*指令所需平均周期数*每个机器周期时间

五、指令码长

定长编码: 码长>=log2

变长编码:将每个码长*频度,再累加其和

         平均码长=每个码长*频度

六、流水线计算

流水线周期值等于最慢的那个指令周期（时间最长的那个）

流水线执行时间=首条指令的执行时间+（指令总数－1）*流水线周期值（T1+n2+n3+[n-1]*T1）

流水线吞吐率=任务数/完成时间

流水线加速比=不采用流水线的执行时间/采用流水线的执行时间

流水线的总时间＝（指令总数+2）*周期值

七、存储器计算

存储器带宽:每秒能访问的位数 单位ns=10-9秒

存储器带宽=1秒/存储器周期(ns)*每周期可访问的字节数

(随机存取)传输率=1/存储器周期

(非随机存取)读写N位所需的平均时间=平均存取时间+N位/数据传输率

内存片数：（W/w）*（B/b）W、B表示要组成的存储器的字数和位数；

                         w、b表示内存芯片的字数和位数

存储器地址编码=(第二地址 – 第一地址)+1

{例: [(CFFFFH-90000H)+1] / [(16K*1024)*8bit]}

内存位数：log2（要编址的字或字节数）

八、Cache计算

平均访存时间：Cache命中率 * Cache访问周期时间 + Cache失效率 * 主存访问周期时间

[例: (2%*100ns+98%*10ns)+1/5*(5%*100ns+95%*10ns)=14.7ns ]

映射时,主存和Cache会分成容量相同的组

cache组相联映射主存地址计算

主存地址=(主存容量块数*字块大小)log2 (主存块和cache块容量一致)

[例: 128*4096 = 219(27*212)

主存区号=(主存容量块数 / cache容量块数)log2

Cache访存命中率=cache存取次数/(cache存取次数+主存存取次数)

九、磁带相关性能公式

数据传输速率(B/s)=磁带记录密度(B/mm)*带速(mm/s)

数据块长充=B1(记录数据所需长度)+B2(块间间隔)

B1=(字节数/记录)*块因子/记录密度

读N条记录所需时间:T=S(启停时间)+R+D

R(有效时间)=(N*字节数/记录)/传输速度

D(间隔时间)=块间隔总长/带速=[(N/块化因子)*(块间间隔)]/带速

每块容量=记录长度*块化系数 

每块长度=容量/(记录密度)

存储记录的块数=磁带总带长 / (每块长度+每块容量)

磁带容量=每块容量*块数

 十、磁盘常见技术指标计算公式

双面盘片要*2 因为最外面是保护面又-2  N*2-2

非格式化容量＝位密度*3.14159*最内圈址径*总磁道数

[例: (250*3.14*10*10*6400) /8/1024/1024 = 59.89MB]

总磁道数=记录面数*磁道密度*(外直径-内直径) /2

[例:8面*8*(30-10) /2*10=6400]

每面磁道数＝(（外径－内径）/2)×道密度

每道位密度不同,容易相同

每道信息量＝内径周长×位密度

 [例: 10cm×10×3.14159×250 位/mm ＝78537.5 位/道]

格式化容量＝每道扇区数*扇区容量*总磁道数

[例: (16*512*6400) /1024/1024=50MB]

or

格式化容量＝非格式化容量×0.8

平均传输速率=最内圈直径*位密度*盘片转速

[例: [2*3.14*(100/2)]*250*7200/60/8=1178Kb/s]

数据传输率＝(外圈速率＋内圈速率)/2

外圈速率＝外径周长×位密度×转速

[例:(30cm×10×3.14159×250 位/mm×120转/秒)/8/1024＝3451.4539 KB/s]

内圈速率＝内径周长×位密度×转速

[例: (10cm×10×3.14159×250 位/mm×120转/秒)/8/1024＝1150.4846 KB/s]

数据传输率（3451.4539＋1150.4846）/2=2300.9693 KB/s

存取时间=寻道时间+等待时间

处理时间=等待时间+记录处理时间

(记录处理最少等待时间=0,最长等待时间=磁盘旋转周期 N ms/周[-1:记录道数 )

移动道数(或扇区)=目标磁道(或扇区)-当前磁道(或扇区)

寻道时间=移动道数*每经过一磁道所需时间

等待时间=移动扇区数*每转过一扇区所需时间

读取时间=目标的块数*读一块数据的时间

数据读出时间=等待时间+寻道时间+读取时间

减少等待时间调整读取顺序能加快数据读取时间

平均等待时间=磁盘旋转一周所用时间的一半

(自由选择顺逆时钟时,最长等待时间为半圈,最短为无须旋转.

平均等待时间=(最长时间+最短时间)/2

平均寻道时间=(最大磁道的平均最长寻道时间+最短时间)/2

最大磁道的平均最长寻道时间=(最长外径+圆心)/2

十一、操作系统

虚存地址转换

(((基号)+ 段号) +页号) * 2n（注：这里是指2的Ｎ次方） +页内偏移

十二、网络流量与差错控制技术 最高链路利用率

a : 帧计数长度

a 可以是 传播延迟/发一帧时间

         数据速率*线路长度/传播速度/帧长

         数据速率*传播延迟/帧长

l 停等协议最高链路利用率E=1/(2a+1)

W: 窗口大小

l 滑动窗口协议           E=W/(2a+1)

P:帧出错概率

l 停等ARQ协议     E=(1-P)/(2a+1)

l 选择重发ARQ协议

若W>2a+1  则E=1-P

若W<=2a+1 则E=W(1-P)/(2a+1)

l 后退N帧ARQ协议

若W>2a+1  则E=(1-P)/(1-P+NP)

若W<=2a+1则E=W(1-P)/(2a+1)(1-P+NP)

十三、CSMA/CD 常用计算公式

网络传播延迟=最大段长/信号传播速度

冲突窗口=网络传播延迟的两倍.(宽带为四倍)

最小帧长=2*(网络数据速率*最大段长/信号传播速度)

例: Lmin= 2 * (1Gb/s * 1 / 200 000) =10 000bit =1250字节

十四、性能分析

吞吐率T(单位时间内实际传送的位数)

T=帧长/(网络段长/传播速度+帧长/网络数据速率)

网络利用率E

E =吞吐率 / 网络数据速率

十五、以太网冲突时槽 

 T=2(电波传播时间+4个中继器的延时)+发送端的工作站延时+接收站延时

   即T= 2* (S/0.7C) + 2*4Tr+2Tphy

       T= 2S/0.7C+2Tphy+8Tr

S= 网络跨距

0.7C=电波在铜缆的速度是光波在真空中的0.7倍光速

Tphy=发送站物理层时延

Tr= 中继器延时

十六、快速以太网跨距

S = 0.35C (Lmin /R – 2 Tphy -8Tr)

十七、令牌环网

l 传输时延= 数据传输率 * (网段长度/传播速度)

例: 4Mb/s*(600米/200米/us)us = 12比特时延        (1us=10-6秒)

存在环上的位数 = 传播延迟(5us/km) * 发送介质长度 * 数据速率 + 中继器延迟

十八、路由选择

l 包的发送 = 天数 * 24小时(86400秒) * 每秒包的速率 = ***  == 2 *

十九、IP地址及子网掩码计算（重点）

可分配的网络数   =  2^网络号位数

网络中最大的主机数 = 2^主机号位数-2   例: 10位主机号 =  2^10 -2 =1022

IP 和网络号位数 取子网掩码

例:  IP :  176.68.160.12  网络位数: 22

子网: ip->二进制->网络号全1,主机为0->子网

        前22位1,后为0  = 255.255.252.0

二十、Vlsm复杂子网计算 

   Ip/子网编码

 1.取网络号. 求同一网络上的ip

 例 : 112.10.200.0/21          前21位->二进制->取前21位相同者

    (ip)     /(子网) 

 2.路由汇聚

 例 : 122.21.136.0/24 和 122.21.143.0/24   判断前24位->二进制->取前24位相同者

  10001000    10001111

    

二十一、系统可靠性:

串联: R = R1*R2*....RX

并联: R = 1 - (1-R1)*(1-R2)*...(1-RX)

二十二、pcm编码

取样: 最高频率*2

量化: 位数=log2^级数

编码量化后转成二进制

二十三、海明码信息位:

k=冗余码

n=信息位

2^k-1 >= n+k 

二十四、数据通信基础

信道带宽

模拟信道 W= 最高频率 f2 –最低频率 f1

数字信道 为信道能够达到的最大数据速率.

 

有噪声

香农理论 C(极限数据速率b/s) = W(带宽)*log2(1+S/N(信噪比))

信噪比 dB(分贝) = 10*log10 S/N     S/N= 10^(dB / 10)

无噪声

码元速率 B = 1 / T秒(码元宽度)

尼奎斯特定理最大码元速率 B = 2*W(带宽)

一个码元的信息量 n = log2 N (码元的种类数)

码元种类

数据速率 R (b/s) = B(最大码元速率/波特位) * n(一个码元的信息量/比特位)                          =     2W            *     log2 N

二十五、交换方式传输时间

链路延迟时间 = 链路数 * 每链路延迟时间

数据传输时间 = 数据总长度 / 数据传输率

中间结点延迟时间 = 中间结点数 * 每中间结点延迟时间

电路交换传输时间 = 链路建立时间 + 链路延迟时间 + 数据传输时间

报文交换传输时间 = (链路延时时间 + 中间结点延迟时间 + 报文传送时间) * 报文数

分组交换

数据报传输时间 = (链路延时时间 + 中间结点延迟时间 + 分组传送时间) * 分组数

   虚电路传输时间 = 链路建立时间 + (链路延时时间 + 中间结点延迟时间 + 分组传送时间) * 分组数

   信元交换传输时间 =链路建立时间 + (链路延时时间 + 中间结点延迟时间 + 分组传送时间) * 信元数

二十六、差错控制

CRC计算

l 信息位( K )转生成多项式 =  K-1 à K(x)

例: K = 1011001 = 7 位 – 1 = 从6开始

     = 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

l 冗余位( R )转生成多项式 = 和上面一样

l 生成多项式转信息位(除数) = 和上面一样.互转.

例: G(x) = x3+x+1 = 1*x^3 + 0*x^2 + 1*x^1 +1*x^0 = 1011

l 原始报文后面增加”0”的位数. 和多项式的最高幂次值一样

l 生成校验码的位数和多项式的最高幂次值一样

l 计算CRC校验码,进行异或运算(相同=0,不同=1)

二十七、网络评价

网络时延= 本地操作完成时间和网络操作完成时间之差

吞吐率计算

吞吐率=  (报文长度*(1-误码率)) / ((报文长度/线速度) + 报文间空闲时间

吞吐率估算

吞吐率 = 每个报文内用户数据占总数据量之比 * (1 – 报文重传概率) * 线速度

吞吐率 = 数据块数 / (响应时间 – 存取时间)

响应时间 = 存取时间 + (数据块处理 / 存取及传送时间 * 数据块数)

数据块处理/存取及传送时间 = (响应时间 – 存取时间) / 数据块数

有效资源利用率计算

 有效利用率= 实际吞吐率 / 理论吞吐率

       例: = (7Mb/s * 1024 *1024 *8) / (100Mb/s *1000 *1000 )= 0.587

二十八、组网技术

(adsl)计算文件传输时间

T = (文件大小/*换算成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