存储系统
存储系统
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7.2.4 多层次Cache存储器 1.指令Cache和数据Cache 开始实现Cache时，是将指令和数据存放在同一Cache 中的。后来随着计算机技术的发展和处理速度的加快, 存取数据的操作经常会与取指令的操作发生冲突，从而 延迟了指令的读取。发展的趋势是将指令Cache和数据 Cache分开而成为两个相互独立的Cache。 2. 多层次Cache结构 当芯片集成度提高后，可以将更多的电路集成在一个 微处理器芯片中于是近年来新设计的快速微处理芯片都 将Cache集成在片内，片内cache的读取速度要比片外 Cache快得多。 Pentium微处理器的片内包含有8KB数 据 Cache和 8KB指令Cache。Cache行的长度为32B，采 取两路组相联组织。
m=t+c 标记 标记
主存储器 cache 存储器
字块 0 字块 1
…
字块 0 字块 1
…
字块 i
c
标记
字块 2 -1
…
字块 2m-1
主存地址 主存字 字块内 地址 块标记 b位
12
m = t +c 位
例如某机主存为1MB,划分2048页，每页512B，;Cache 为8KB, 划分16页，每页1KB。 11位 Cache 主存 主存地址 标记 0页 11位 9位 0页 标记 1页 . . . . . . 标记 15页 1页
…
块标记 字块地址 地址 t位 c位 m位 b位
命中
不命中
字块 92m-1
例如某机主存为1MB,划分2048页，每页512B，共分 0~127组，每组16页;Cache为8KB,划分16页，每页1KB 7位 Cache 主存 主存地址 0页 标记 0页 0组 7位 4位 9位 标记 1页 . . . . . . 标记 15页
计算机中的存储系统的构成
计算机中的存储系统的构成计算机中的存储系统主要由以下几个部分构成：1.主存储器（Main Memory）：主存储器是计算机硬件中最重要的部分之一，负责存储和检索程序运行所需的数据和指令。
它通常由DRAM（动态随机存取存储器）或SRAM（静态随机存取存储器）组成，容量从几GB到几十GB 不等。
2.辅助存储器（Secondary Memory）：辅助存储器主要包括硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）。
这些设备存储大量的数据和程序，虽然存取速度比主存储器慢，但容量大且价格低。
硬盘的容量通常在几百GB到几TB之间，而固态硬盘则具有更高的读写速度和耐用性。
3.三级存储器（Tertiary Memory）：这是更低一级的存储设备，通常包括光盘、U盘和SD卡等。
这些设备具有非常小的存储容量，通常用于存储小型的程序或数据文件。
4.高速缓存（Cache Memory）：高速缓存是主存和CPU之间的临时存储器，它保存了CPU最经常访问的数据和指令。
高速缓存的存取速度非常快，通常使用SRAM实现。
5.寄存器（Registers）：寄存器是CPU内部的高速存储部件，用于存储操作数和指令。
寄存器的存取速度比高速缓存还要快，但容量通常较小。
6.输入/输出设备（I/O Devices）：这些设备包括键盘、鼠标、显示器、打印机等，用于在计算机和用户之间进行交互。
这些设备通常有自己的存储和处理能力，例如打印机的墨盒就包含了一种形式的内存，用于存储墨水浓度和打印质量等信息。
7.通信接口（Communication Interfaces）：这些接口包括USB、HDMI、Ethernet等，用于计算机与其他计算机或设备之间进行数据交换。
这些接口通常也包含自己的内存，用于临时存储传输的数据。
在以上这些组成部分中，主存储器、辅助存储器和高速缓存是计算机存储系统中的核心部分。
它们之间的协作关系直接影响了计算机的性能和效率。
例如，当CPU需要访问的数据或指令不在高速缓存中时，它会从主存储器中读取数据或指令。
第5章 存储系统
控制 输入 电路
读 /写 选 片
地址反相器
A5 A6 A7 A8 A9
第14页 2012年6月11日星期一
第5章 存储系统 1．存储体 一个基本存储电路表示一位二进制位 存储电路有规则的组合，就是存储体，即存储阵列 2．外围电路 包括地址译码器、I/O电路、片选控制、输出驱 动电路 3．地址译码方式 （1）单译码方式 只有行方向的译码器 （2）双译码方式 行译码（X译码）和列译码（Y译码）
可擦除可编程ROM—EPROM ：用特殊手段擦除， 然后可重新多次写入
电可擦除可编程ROM—E2PROM ：用电方式进行 在线擦除
第24页 2012年6月11日星期一
第5章 存储系统
5.4.1 掩膜型ROM（Read Only Memory）
其基本存储电路可由二极管、晶体管、MOS管构成
X选线 X选线 X选线
基本存储电路如图示（6管） X 选 择 线 T1、T2：双稳态触发器 T3、T4：负载管 T T5、T6：控制门 T7、T8：控制管 T1截止 →A为1 →T2导通 → ↑ B为0 ← ← T2截止为另一种稳态
第11页
Vc c
1T
5
3
T4 B T2
0
T6
─ ─
T1
A
→
D0 T7
D0 T8 I /O
I /O
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第5章 存储系统 （1）单译码方式
A0 A1 · · An 地 址 译 码 · · · · · · · ··· · · ·
···
写 读选通 写选通
I/O 控 制
读 写
I/O 控 制
读
第16页
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【计算机组成原理】存储系统
【计算机组成原理】存储系统存储器的层次和结构从不同⾓度对存储器进⾏分类：1.按在计算机中的作⽤（层次）分类 （1）主存储器。
简称主存，⼜称内存储器（内存），⽤来存放计算机运⾏期间所需的⼤量程序和数据，CPU 可以直接随机地对其进⾏访问，也可以和告诉缓冲存储器（Cache）及辅助存储器交换数据，其特点是容量较⼩、存取速度较快、单位价格较⾼。
（2）辅助存储器。
简称辅存，⼜称外存储器（外存），是主存储器的后援存储器，⽤来存放当前暂时不⽤的程序和数据，以及⼀些需要永久性保存的信息，它不能与CPU 直接交换信息。
其特点是容量极⼤、存取速度较慢、单位成本低。
（3）⾼速缓冲存储器。
简称 Cache，位于主存和 CPU 之间，⽤来存放正在执⾏的程序段和数据，以便 CPU 能⾼速地使⽤它们。
Cache 地存取速度可与 CPU 的速度匹配，但存储容量⼩、价格⾼。
⽬前的⾼档计算机通常将它们制作在 CPU 中。
2.按存储介质分类 按存储介质，存储器可分为磁表⾯存储器（磁盘、磁带）、磁芯存储器、半导体存储器（MOS型存储器、双极型存储器）和光存储器（光盘）。
3.按存取⽅式分类 （1）随机存储器（RAM）。
存储器的任何⼀个存储单元的内容都可以随机存取，⽽且存取时间与存储单元的物理位置⽆关。
其优点是读写⽅便、使⽤灵活，主要⽤作主存或⾼速缓冲存储器。
RAM ⼜分为静态 RAM （以触发器原理寄存信息，SRAM）和动态 RAM（以电容充电原理寄存信息，DRAM）。
（2）只读存储器（ROM）。
存储器的内容只能随机读出⽽不能写⼊。
信息⼀旦写⼊存储器就固定不变，即使断电，内容也不会丢失。
因此，通常⽤它存放固定不变的程序、常数和汉字字库，甚⾄⽤于操作系统的固化。
它与随机存储器可共同作为主存的⼀部分，统⼀构成主存的地址域。
由ROM 派⽣出的存储器也包含可反复重写的类型，ROM 与RAM 的存取⽅式均为随机存取。
⼴义上的只读存储器已可已可通过电擦除等⽅式进⾏写⼊，其“只读”的概念没有保留，但仍然保留了断电内容保留、随机读取特性，但其写⼊速度⽐读取速度慢得多。
微型计算机原理与组成-第5章 储存系统
· 读取CMOS-SRAM中的设备配置，确 定硬件运行环境。
· 系统引导、启动。
· 基本的输入输出控制程序。 · 存储一些重要的数据参数。 · 部分机器还含有硬化的部分操作系统。
ROM-BIOS一般为几十KB的容量，并 有逐渐加大的趋势，常为掩膜式ROM。 目前高档PC机已采用快速擦写存储器， 使ROM BIOS 的功能由软盘软件支撑升级。
5.4.5 页式虚拟存储器 页式虚拟存储器中的基本信息传送单 位为定长的页。
5.4.6 段页式虚拟存储器简介
段式虚拟存储器和页式虚拟存储器各有 其优缺点，段页式管理综合了两者的优点， 将存储空间仍按程序的逻辑模块分成段， 以保证每个模块的独立性及便于用户公用； 每段又分成若干个页。 页面大小与实存页相同，虚存和实存之 间的信息调度以页为基本传送单位。
2．CMOS-RAM 用于记录设备配置参数，如内存容量， 显示器类型，软硬磁盘类型及时钟信息等。 CMOS-RAM采用CMOS工艺制成，功耗很 少。
3．ROM-BIOS
ROM-BIOS用于存放基本的输入输出 系统程序，是操作系统驻留在内存中的最 基本部分，其主要用于以下几个方面。
· 开机后的自检。检测对象涉及计算机 系统的各主要功能部件包括CPU、ROM、 RAM、系统接口电路和键盘、软、硬磁 盘等外设。
5.1.1存储器的分类
1. 按存储介质分 按存储介质可以将存储器分为三种：半 导体存储器、磁表面存储器和光存储器。
2. 按存取方式分
按照存储器的存取可方式分为随机存取 （读写）存储器、只读存储器、顺序存取存 储器和直接存取存储器等。
存储系统及设备简介
存储系统及设备简介存储系统是计算机系统中用于存储数据的设备或软件。
它可以用来存储文件、程序、数据库、备份数据等多种数据。
存储系统通常包括硬盘、固态硬盘、光盘、磁带等物理设备，以及文件系统、数据库系统、备份系统等软件。
这些设备和软件可以单独使用，也可以组合使用，以满足不同的存储需求。
硬盘是最常见的存储设备之一，它可以将数据永久保存在磁盘上。
固态硬盘使用闪存存储技术，速度更快且更可靠，因此在近年来得到了广泛应用。
光盘和磁带则通常用于备份数据或长期存储数据。
在软件层面，文件系统是用于管理存储设备上的文件和目录的软件。
常见的文件系统包括NTFS、FAT32、ext4等。
数据库系统则专门用于管理大量的结构化数据，例如企业的客户信息、销售记录等。
备份系统则用于定期备份数据，以防止数据丢失。
存储系统和设备在现代计算机系统中扮演着非常重要的角色，它们不仅直接影响着计算机系统的性能和可靠性，还关系着数据的安全和持久性。
因此，选择合适的存储系统及设备对于计算机系统的设计和运行至关重要。
存储系统是现代计算机系统中不可或缺的组成部分，其功能和性能直接影响着计算机系统的整体表现。
在今天的数字化时代，我们对数据的存储需求越来越大，因此存储系统和设备的选择和配置变得尤为重要。
本文将继续讨论存储系统的相关内容，包括存储设备的发展趋势、存储系统的应用和挑战等方面。
随着计算机硬件技术的不断发展，存储设备的性能、容量和可靠性也在不断提升。
其中，固态硬盘（SSD）作为一种新型的存储设备，以其高速的读写性能和可靠的存储特性，受到了广泛的关注。
与传统的机械硬盘（HDD）相比，固态硬盘具有更快的数据读写速度、更低的能耗和更小的体积，因此在高性能计算、大规模数据处理和云计算等领域得到了广泛的应用。
随着技术的不断进步，固态硬盘的容量和性能还会继续提升，今后有望成为存储系统的主流设备。
除了固态硬盘外，存储系统中的光盘和磁带等传统存储设备也在不断演进和改进。
计算机的存储系统
第6章计算机的存储系统现代计算机采用程序控制方式工作，因此，用来存放程序的存储系统是计算机的重要组成部分。
存储器包括内存储器和外存储器。
内存储器包括主存储器和高速缓冲存储器，外存储器即辅助存储器。
主存储器简称主存，它位于主机内部。
本章介绍计算机的存储系统，包括主存储器的基本组成、层次结构和工作原理，高速缓冲存储器的工作原理，以及各类外存储器。
6.1 存储器与存储系统概述6.1.1 存储器的作用现代计算机都是以存储器为中心的计算机，存储器处于全机的中心地位。
存储器的作用可归纳为：⑴存放程序和数据。
计算机执行的程序、程序运行所需要的数据都是存放在存储器中的。
⑵现代计算机可以配置的输入输出设备越来越多，数据传送速度不断加快，并且多数采用直接存储器存取（DMA）方式和输入输出通道技术，与存储器直接交换数据而不通过CPU。
⑶共享存储器的多处理器计算机的出现，使得可利用存储器来存放共享数据，并实现各处理器之间的通信，更加强了存储器作为整个计算机系统中心的作用。
6.1.2 存储器分类⒈按存取方式分类⑴随机存取存储器RAM(Random Access Memory）特点：存储器中任何一个存储单元都能由CPU或Ｉ/O设备随机存取，且存取时间与存取单元的物理位置无关。
用途：常用作主存或高速缓存。
⑵只读存储器ROM(Read-Only Memory）特点：存储器的内容只能读出而不能写入。
用途：常用来存放固定不变的系统程序。
作为固定存储，故又叫“固存”。
随着用户要求的提高，只读存储器产品从ROM→可编程只读存储器PROM→光可擦除可编程只读存储器EPROM→电可擦除可编程的只读存储器EEPROM，为用户方便地存入和改写内容提供了物质条件。
⑶顺序存取存储器SRAM特点：存储器中存储的信息（字或者记录块），完全按顺序进行存放或读出，在信息载体上没有惟一对应的地址号，访问指定信息所花费的时间和信息所在存储单元的物理位置密切相关。
存储系统原理
存储系统原理
存储系统原理的概述
存储系统是计算机系统中用于数据存储和访问的关键组成部分。
它包括了多种类型的存储介质和相应的硬件、软件，用于实现数据的持久性存储和高效的数据访问。
存储系统原理主要涉及以下几个方面：
1. 存储层次结构：存储系统根据存储介质的特性和成本，将存储空间划分为多个层次。
通常从高到低分为：高速缓存、内存、磁盘和磁带等。
不同层次的存储设备之间通过缓存和映射机制来实现数据的高效传输和访问。
2. 存储介质：常见的存储介质包括半导体存储器（如DRAM、SRAM、闪存等）和磁存储器（如硬盘、磁带等）。
不同的存
储介质具有不同的读写速度、容量、可靠性和成本等特点，应根据应用需求进行选择。
3. 存储管理：存储系统需要提供对数据的有组织的管理和保护。
这包括了文件系统的设计与实现、存储空间的分配和回收、数据的备份与恢复、数据的安全性和完整性保护等。
4. 存储与计算的接口：存储系统需要提供给计算机系统高效的存储访问接口，以实现数据的读写和操作。
这包括了存储器层次结构的映射、虚拟存储器的管理、存储器保护机制等。
5. 存储性能优化：存储系统需要通过各种性能优化技术，提高
数据的访问速度和存储利用率。
这包括了读写缓存、预取、数据压缩和去重、存储调度算法等。
6. 存储系统可靠性与容错：随着存储容量的不断增加，存储系统的可靠性和容错性变得越来越重要。
它包括对硬件故障的容错机制（如RAID）、数据冗余备份和快速恢复等。
总之，存储系统原理是研究存储介质、存储管理和存储性能等方面的基本原理和技术，旨在设计和实现高性能、高可靠性和高效能的存储系统。
什么是存储系统
1．什么是存储系统？答：存储系统不是简单的存储设备，如磁盘；也不是人们常见的磁盘阵列。
简单的说，网络存储系统是由多个网络智能化的磁盘阵列和存储控制管理系统构成的。
如果我们用一个比喻来形容存储系统的话，假设我们把磁盘作为PC，磁盘阵列则相当于我们计算角度上的服务器，我们的存储系统就是高性能的计算机。
2．什么是高速缓冲存储器答：高速缓冲存储器就是根据程序的局部性原理，可以在主存和CPU通用寄存器之间设置一个高速的容量相对比较小的存储器，把正在执行的指令地址附近的一部分指令或者数据从主存调入这个存储器，供CPU在一段时间内使用，这样就能相对的提高CPU的运算速度。
他介于主存和CPU之间，这样的高速小容量存储器称为高速缓冲存储器。
Cache存储器介于CPU和主存之间，它的工作速度数倍于主存，全部功能由硬件实现，并且对程序员是透明的。
3．假设一台模型计算机共有10种不同的操作码，如果采用固定长操作码需要4位。
已知各种操作码在程序中出现的概率如下表所示，计算采用Huffman编码法的操作码平均长度，并计算固定长操作码和Huffman操作码的信息冗余量（假设最短平均长度H＝3.1位）。
答：构造Huffman树如下：Huffman 编码如下表： Huffman 编码的平均码长为：15.35)01.003.0(4)07.008.009.0(3)12.013.015.015.0(217.0101=⨯++⨯+++⨯++++⨯=∑=i ii lP 冗余量＝（3.15－3.10）/3.15＝1.59% 固定码长：log210＝4冗余量＝（4－3.10）/4＝22.5%4.若某机要求有：三地址指令4条，单地址指令192条，零地址指令16条。
设指令字长为12位，每个地址码长3位。
问能否以扩展操作码为其编码？答：三种指令格式字如下：3 3 3 3三地址指令4条单地址指令192条零地址指令16条。
简述计算机的存储系统
简述计算机的存储系统。
4.计算机的存储系统分为三级：
一、CPU——Cache 存储层次。
由于主存储器的读写速度低于CPU的速度，而CPU每执行一条指令都要访问内存储器，所以CPU 总是处于等待状态，严重降低了系统的效率。
引入Cache后，在Cache 内保存着主存储器内容的部分副本，CPU在读写数据时首先访问Cache。
由于Cache的速度与CPU相同，因此CPU就能在零等待状态下迅速地完成数据的读写。
二、Cache——内存储器存储层次。
当Cache中不含有CPU所需的数据时，CPU才去访问内存储器。
此时用一个存储器读取周期的时间从内存中读出这个数据后送到CPU，并且，把含有这个数据的整个数据块从内存送到Cache中。
三、内存储器——外存储器存储层次。
当一个程序需要执行时，计算机必须将其程序通过一定的调度算法从外存调入内存。
Cache→内存储器→外存储器：其容量越来越大，但读写速度越来越低。
计算机存储系统(课件)
Flash Memory（闪存）
一种非易失性存储器，可用于USB闪存盘、固态硬盘等。
存储设备介绍
硬盘驱动器（HDD） 使用磁存储技术的存储设备，存储容 量大，价格相对较低。
固态硬盘（SSD）
使用半导体存储技术的存储设备，存 取速度快，价格相对较高。
USB闪存盘
分布式存储系统介绍
分布式存储系统的概念
分布式存储系统是一种将数据分散存储在多个独立节点上的存储 系统，通过网络互联实现数据的访问和管理。
分布式存储系统的优点
分布式存储系统具有可扩展性、可靠性、高性能等优点，能够满足 大规模数据存储和处理的需求。
分布式存储系统的关键技术
分布式存储系统涉及的关键技术包括数据分布、数据复制、数据一 致性维护、容错处理、负载均衡等。
定期维护与更新
对存储系统进行定期维护和更新，以确保系统的稳定性和安全性。
THANKS
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存储系统的分类
按存储介质分类
按访问方式分类
包括磁存储（如硬盘、磁带）、光存储（如 CD、DVD）、半导体存储（如RAM、ROM、 SSD）等。
包括直接访问存储（如硬盘）、顺序访问存 储（如磁带）、随机访问存储（如RAM）等。
按存储层次分类
按存储技术分类
包括主存储器（如RAM）、辅助存储器（如 硬盘、SSD）、三级存储器（如磁带库、光 盘库）等。
存储系统性能优化
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提高存储设备的I/O性能
通过采用高性能的存储设备、优化存储设备配置、 提高存储设备的I/O带宽等方法，提高存储系统 的整体性能。
优化存储网络性能
通过采用高速网络技术、优化网络拓扑结构、减 少网络传输延迟等方法，提高存储网络的传输效 率。
存储系统概述
分块：将一个分区提成多个大小相等旳、地址相邻旳块，这些块称为分块。 它是构成条带旳元素。 条带（Striping）：同一磁盘阵列中旳多个磁盘驱动器上旳相同位置构成条带， 提升同时读写性能
驱动器1
D6 D3 D0
磁盘上旳数 据分块
驱动器2
D7 D4 D1
磁盘上旳数 据分块
驱动器3
读取数据块D2，D3… 读取数据块D1 读取数据块D0
D0,D1,D2,D3,D4,D5
驱动器1 D4 D2 D0
驱动器2 D5 D3 D1
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
RAID 0数据丢失
阵列中某一种驱动器发生故障，将造成其中旳数据丢失。
驱动器1 D6 D3 D0
驱动器2 D7 D4 D1
磁盘失效 数据恢复
驱动器3 D5 D3 P0
文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。
RAID组合---RAID 10
• RAID 10是将镜像和条带进行组合旳RAID级别，先进行RAID 1镜像然后再做 RAID 0。RAID 10也是一种应用比较广泛旳RAID级别。
读取数据
D0,D1,D2,D3,D4,D5
SAS
FC
接口类型
并行
串行
并行
串行
串行
主流接口速 100MB/S
率
133MB/S
300MB/S 600MB/S
320MB/S
3GB/S 6GB/S
2GB/S、4GB/S 、8GB/S
容量
1T/2T/3T 4T/6T
转速
5900 rpm 7200 rpm
最大连接设
2
1 or 15 with
计算机组成原理第4章 存储系统
第四章存储系统4.1概述4.1.1技术指标4.1.2层次结构4.1.3存储器分类存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。
构成存储器的存储介质，目前主要采用半导体器件和磁性材料。
一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元，均可以存储一位二进制代码。
这个二进制代码位是存储器中最小的存储单位，称为一个存储位或存储元。
由若干个存储元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。
根据存储材料的性能及使用方法不同，存储器有各种不同的分类方法。
(1)按存储介质分作为存储介质的基本要求，必须有两个明显区别的物理状态，分别用来表示二进制的代码0和1。
另一方面，存储器的存取速度又取决于这种物理状态的改变速度。
目前使用的存储介质主要是半导体器件和磁性材料。
用半导体器件组成的存储器称为半导体存储器。
用磁性材料做成的存储器称为磁表面存储器，如磁盘存储器和磁带存储器。
(2)按存取方式分如果存储器中任何存储单元的内容都能被随机存取，且存取时间和存储单元的物理位置无关，这种存储器称为随机存储器。
半导体存储器是随机存储器。
如果存储器只能按某种顺序来存取，也就是说存取时间和存储单元的物理位置有关，这种存储器称为顺序存储器。
如磁带存储器就是顺序存储器，它的存取周期较长。
磁盘存储器是半顺序存储器。
(3)按存储器的读写功能分有些半导体存储器存储的内容是固定不变的，即只能读出而不能写入，因此这种半导体存储器称为只读存储器(ROM)。
既能读出又能写人的半导体存储器，称为随机读写存储器(RAM)。
(4)按信息的可保存性分断电后信息即消失的存储器，称为非永久记忆的存储器。
断电后仍能保存信息的存储器，称为永久性记忆的存储器。
磁性材料做成的存储器是永久性存储器，半导体读写4.2 半导体随机读写存储器主存储器由半导体存储芯片构成，容量较小时可采用SRAM芯片，容量较大时一般采用DRAM芯片。
主存中的固化区采用ROM芯片，包括PROM、EPROM、EEPROM、等。
第4章存储系统
教学内容安排•第一章绪论•第二章数码系统•第三章运算方法和运算器•第四章存储系统•第五章指令系统•第六章中央处理器•第七章输入输出设备•第八章输入输出系统第四章存储系统• 4.1 计算机内存的分类• 4.2 计算机外存的分类• 4.3 主存储器的扩充• 4.4 主存储器的组织• 4.5 主存储器的性能教学重点和难点•计算机内存的分类•主存储器的扩充•主存储器的组织•概述–存储器是计算机系统的重要组成部分，有主存储器和辅助存储器之分。
–主存储器，又可称作内存储器。
–辅助存储器，又可称作外存储器。
–中央处理器与主存储器之间关系非常密切第四章存储系统4.1计算机内存的分类第四章存储系统 4.1计算机内存的分类•根据不同特点进行分类–按材料划分•半导体存储器。
•磁芯存储器。
–按功能划分•RAM（Random Access Memory）——随机读取存储器。
•ROM（Read Only Memory）——只读存储器。
–按存储器中信息的可保存性划分•永久性存储器。
•非永久性存储器。
第四章存储系统 4.1计算机内存的分类•半导体读写存储器–按存储元的结构划分•静态随机读取存储器SRAM（Static RAM）。
–优点：不需要刷新，简化了外部电路。
–缺点：包含管子数目多，功耗较大。
•动态随机读取存储器DRAM（Dynamic RAM）。
–优点：集成度高，功耗低，适于构成大容量的存储器。
–缺点：需增加刷新电路。
第四章存储系统 4.1计算机内存的分类•半导体只读存储器–掩模式只读存储器ROM•优点：结构简单，可靠性高。
•缺点：灵活性差，不允许使用者做任何修改。
–可编程只读存储器PROM（Programmable ROM）•特点：只能一次写入。
–可擦除可编程只读存储器EPROM（Erasable PROM）•优点：可多次写入（但每次写入前需用紫外线擦除设备擦除）。
•缺点：不能对个别存储元单独擦除和重写，需配套的擦除设备。
存储系统
6.1存储系统:由多种不同工艺的存储器组成;Cache:在计算机存储系统的层次结构中，介于中央处理器和主存储器之间的高速小容量存储器。
页表:是存储管理软件根据主存运行情况自动建立的,主存中的固定区域存放页表;段表:每一行记录了某个段对应的若干信息,包括段号、段起点、段长、装入位和其他控制位等，通常驻留在主存中；虚拟存储器:利用虚拟技术设计的存储器称为虚拟存储器;快表:当前最常用的页表信息存放在一个小容量的高速存储器中;慢表:与快表相对应,存放在主存中的页表称为慢表;虚地址:在虚拟存储器中的一种虚拟地址空间;实地址:与虚地址相对应;相联存储器:是一种按内容访问的存储器;双端口存储器:一个存储器具有两个端口,分别用L和R表示左端口和右端口,每个端口都有各自独立的读/写控制线路和各自的数据总线,地址总线和控制总线,从而可以通过两个端口同时对存储器进行读写操作,来提高存储器的存取速度;RAID:是一组物理磁盘驱动器,在操作系统下被视为一个单逻辑驱动器;集中刷新:在2ms最大刷新周期内,集中对每一行进行刷新。
分散刷新:将存储周期分为两段,前段读/写/保持,后段刷新。
异步刷新:按芯片行数决定所需的刷新周期数,并分散安排在最大刷新周期2ms中。
磁表面存储器:将磁性材料沉积在盘片的基体上形成记录介质,并以绕有线圈的磁头与记录介质的相对运动来写入或读出信息.6.2计算机采用多级结构的存储系统的原因：答：从CPU角度来看，高速缓冲存储器—主存储器这一层次的速度接近与高速缓冲存储器，其容量和位价格却接近与主存储器；主存储器-辅助存储器这一层次的速度接近于主存储器，容量接近于辅助存储器，平均位价格也接近于低速、廉价的辅助存储器，这样就解决了速度、容量、成本三者之间的矛盾。
6.3多级存储系统的建立的原理：程序运行的局部性原理6.4存储器的主要技术指标：容量、技术、位价格；6.5按存取方式分类，存储器分为：随机存取存储器（RAM）：可以对存储器的内容随机地存取，RAM读/写方便，使用灵活，主要用作主存储器，也可以用作高速缓冲存储器；只读存储器（ROM）：只能随机读出二不能写入；顺序存取存储器（SAM）：只能按某种顺序存取，存取时间的长短与信息在存储体上的物理位置有光；直接存取存储器（DAM）：是介于DAM和SAM之间。
存储系统及设备简介
存储系统及设备简介1. 引言存储是计算机系统中一个非常重要的组成部分，主要用于存储和管理数据。
存储系统及设备扮演着将数据持久存储并提供对数据进行读写访问的角色。
本文将介绍存储系统的基本概念和常见的存储设备，以帮助读者更好地了解存储系统的工作原理和选择适合自己需求的存储设备。
2. 存储系统概述存储系统是指用于存储计算机数据的一套硬件和软件设备。
它主要由存储设备、存储控制器和存储管理软件组成。
存储设备是实际用于存储数据的物理设备，如硬盘驱动器、固态硬盘(SSD)、磁带等；存储控制器用于管理存储设备，控制数据的读写和存储；存储管理软件则负责对存储设备进行管理，包括容量管理、数据备份和恢复等。
3. 存储设备介绍3.1 硬盘驱动器硬盘驱动器是一种常见的存储设备，它利用磁性材料在旋转的盘片上进行数据的读写。
硬盘驱动器以其容量大、成本低的特点，广泛应用于个人计算机和服务器。
根据连接接口的不同，硬盘驱动器可分为SATA接口和SAS接口两种。
SATA接口适用于普通个人计算机和家庭用户，而SAS接口适用于高性能服务器和数据中心。
3.2 固态硬盘固态硬盘(SSD)是一种新型的存储设备，它采用闪存芯片来存储数据，而不需要机械部件。
相比传统的硬盘驱动器，固态硬盘具有读写速度快、抗震抗摔、低功耗等优点。
然而，固态硬盘的价格相对较高，容量也有限制。
3.3 磁带磁带是一种较为传统的存储设备，它利用磁性带进行数据的存储。
磁带具有容量大、成本低的优点，适用于大规模数据备份和长期存储。
然而，磁带的读写速度相对较慢，适用于批量读写而不适合随机读写。
4. 存储系统工作原理存储系统的工作原理是将数据存储在存储设备上并提供对数据的读写访问。
当计算机需要存储数据时，存储系统首先将数据写入存储设备中，然后通过存储控制器和存储管理软件对数据进行管理。
当计算机需要读取数据时，存储系统根据存储地址和读取指令，从存储设备中读取数据，并传输给计算机。
存储系统还可以通过不同的存储技术来提高数据的可靠性和性能。
计算机存储系统
计算机存储系统在现代计算机技术中，存储系统扮演着至关重要的角色。
它是计算机的核心组成部分之一，负责存储和管理数据，为计算和检索操作提供支持。
计算机存储系统的设计和性能直接关系到计算机的速度和效率。
本文将介绍计算机存储系统的基本原理和不同类型的存储设备。
一、存储系统的基本原理计算机存储系统的基本原理是将数据存储在不同的介质中，通过电子信号的读写操作来实现数据的存取。
存储器的主要任务是提供一个可以快速读写数据的空间，供计算机进行运算和存储数据。
1. 随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）随机存取存储器，简称RAM，是计算机存储系统中使用最广泛的一种存储设备。
RAM是一种易失性存储器，当计算机断电时，其中的数据将会丢失。
RAM的读写速度非常快，可以在很短的时间内读取或写入数据。
它通常被用作临时存储和高速缓存。
2. 只读存储器（Read-Only Memory，ROM）只读存储器，简称ROM，是一种非易失性存储器，其中的数据一经写入就无法更改。
ROM中存储了计算机的启动程序和固件等重要信息。
与RAM不同，ROM的数据读取速度较慢，但能够长时间保存数据。
3. 硬盘驱动器（Hard Disk Drive，HDD）硬盘驱动器，简称HDD，是一种机械式存储设备，使用磁性介质存储数据。
HDD容量大、价格相对较低，被广泛应用于个人电脑和服务器等领域。
然而，HDD的读写速度相对较慢，限制了计算机的整体性能。
4. 固态硬盘（Solid State Drive，SSD）固态硬盘，简称SSD，是一种基于闪存技术的非机械式存储设备。
SSD具有较快的读写速度和良好的耐用性，逐渐替代HDD成为主流存储设备。
尽管SSD的价格较高，但其性能和能耗优势使其成为现代计算机的首选存储设备。
二、存储系统的层次结构为了提高存储系统的性能和效率，存储器通常按照层次结构进行组织。
存储系统的层次结构从上到下包括高速缓存、主存储器和辅助存储器。
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存储系统 10263305 董秀云计算机中由存放程序和数据的各种存储设备、控制部件和管理信息调度的设备（硬件）和草法（软件）所组成的系统。
计算机的主存储器不能同时满足存取速度快、存储容量大、成本低的要求，在计算机中必须有速度由慢到快、容量由大到小的多级层次存储器，以最优的控制调度算法和合理的成本，构成具有可接受性能的存储系统。
计算机最初采用串行的延迟线存储器，不久又用磁鼓存储器。
50年代中期，主要使用磁芯存储器作为主存。
60年代中期以来，半导体存储器已取代磁芯存储器。
在逻辑结构上，并行存储和从属存储器技术的采用提高了主存的供数速度，缓和了主存和高速的中央处理器速度不匹配的矛盾。
1968年IBM-360/85最早采用了高速缓冲存储器－主存储器结构。
高速缓冲存储器的存取周期与中央处理器主频周期一样，由硬件自动调度高速缓冲存储器与主存储器之间信息的传递，使中央处理器对主存储器的绝大部分存取操作，可以在中央处理器和高速缓冲存储器之间进行。
虚拟存储器源出于英国 ATLAS计算机的一级存储器概念。
这种系统的主存为16千字的磁芯存储器，但中央处理器可用20位逻辑地址对主存寻址。
到1970年，美国RCA公司研究成功虚拟存储器系统。
IBM公司于1972年在IBM370系统上全面采用了虚拟存储技术。
存储层次在计算机系统中存储层次可分为高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器三级。
高速缓冲存储器用来改善主存储器与中央处理器的速度匹配问题。
辅助存储器用于扩大存储空间。
存储映像完成逻辑地址空间和物理地址空间之间的变换，并且合理地管理存储系统资源。
逻辑地址是指程序员编制的程序地址，由它构成逻辑地址空间。
程序主存储器中的实际地址称为物理地址，由它构成物理地址空间。
存储映像基本上分为两种情况：一种是逻辑地址空间小于物理地址空间，映像要求可以访问所有的物理存储器;另一种是逻辑地址空间大于物理地址空间,映像要确定每个逻辑地址实际所对应的物理地址。
存储变换最简单的方法是采用基址编址。
基址编址是将基址寄存器中的内容（程序基点）与逻辑地址相加，形成物理地址，然后访问存储器。
存储保护近代计算机系统资源为一同执行的多个用户程序所共享。
就主存来说，它同时存有多个用户的程序和系统软件。
为使系统正常工作，必须防止由于一个用户程序出错而破坏同时存在主存内的系统软件或其他用户的程序，还须防止一个用户程序不合法地访问并非分配给它的主存区域。
因此，存储保护是多道程序和多处理机系统必不可少的部分。
主存保护是存储保护的重要环节。
主存保护一般有存储区域保护和访问方式保护。
存储区域保护可采用界限寄存器方式，由系统软件经特权指令给定上、下界寄存器内容，从而划定每个用户程序的区域，禁止越界访问。
界限寄存器方式只适用于每个用户程序占用一个或几个连续的主存区域，而对于虚拟存储器系统，由于一个用户的各页离散地分布于主存内，就需要采用键式保护和环状保护等方式。
键式保护是由操作系统为每个存储页面规定存储键，存取存储器操作带有访问键，当两键符合时才允许执行存取操作，从而保护别的程序区域不被侵犯，环状保护是把系统程序和用户程序按重要性分层，称为环，对每个环都规定访问它的级别，违反规定的存取操作是非法的，以此实现对正在执行的程序的保护。
由于科学计算和数据处理对存储系统的要求越来越高,需要不断改进已有的存储技术,研究新型的存储介质，改善存储系统的结构和管理。
大规模集成电路和磁盘依然是主要的存储介质。
利用新型材料制做大规模集成电路、大容量的联想存储器可大大提高速度，对于计算机系统和软件都会发生影响。
磁盘技术、光盘技术、约瑟夫逊结器件，以至研究新的存储模型，都是计算机存储系统发展的研究课题。
1.局部性原理程序运行的局部性原理有时间、空间和顺序三方面的规律。
2.一致性原则和包含性原则（1）一致性原则：同一个信息会同时存放在几个层次的存储器中，此时，这一信息在几个层次的存储器中必须保持相同的值。
（2）包含性原则：处在内层（更靠近CPU）存储器中的信息一定被包含在各外层的存储器中，即内层存储器中的全部信息一定是各外层存储器中所存信息中一小部分的副本。
计算机最初采用串行的延迟线存储器，不久又用磁鼓存储器。
50年代中期，主要使用磁芯存储器作为主存。
60年代中期以后，半导体存储器已取代磁芯存储器。
在逻辑结构上，并行存储和从属存储器技术的采用提高了主存的供数速度，缓和了主存和高速的中央处理器速度不匹配的矛盾。
1968年IBM- 360/85最早采用了高速缓冲存储器——主存储器结构。
高速缓冲存储器的存取周期与中央处理器主频周期一样，由硬件自动调度高速缓冲存储器与主存储器之间信息的传递，使中央处理器对主存储器的绝大部分存取操作，可以在中央处理器和高速缓冲存储器之间进行。
1970年，美国RCA公司研究成功虚拟存储器系统。
IBM公司于1972年在IBM370系统上全面采用了虚拟存储技术。
由于科学计算和数据处理对存储系统的要求越来越高，需要不断改进已有的存储技术，研究新型的存储介质，改善存储系统的结构和管理。
大规模集成电路和磁盘依然是主要的存储介质。
利用新型材料制作大规模集成电路、大容量的联想存储器可大大提高速度，对于计算机系统和软件都会发生影响。
磁盘技术、光盘技术、约瑟夫逊结器件，以至研究新的存储模型，都是计算机存储系统发展的研究课题。
此外还要进行新的存储机制的研究。
这方面的研究方向是：①由一维线性存储发展到面向二叉树存储结构，提供更广阔数据结构所需的动态存储空间。
②由单纯的数据存储发展到能融合图像、声音、文字、数据等为一体的多维存储系统。
③由存储精确的数据到能接收模糊数据的输入。
④面向对象的存储管理的研究。
⑤智能存储技术的研究，探索新的记忆原理，发明新的存储器件，构造新的存储系统。
计算机存储层次在计算机系统中存储层次可分为高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器三级。
高速缓冲存储器用来改善主存储器与中央处理器的速度匹配问题。
辅助存储器用于扩大存储空间。
计算机存储映像完成逻辑地址空间和物理地址空间之间的变换，并且合理地管理存储系统资源。
逻辑地址是指程序员编制的程序地址，由它构成逻辑地址空间。
程序主存储器中的实际地址称为物理地址，由它构成物理地址空间。
存储映像基本上分为两种情况：一种是逻辑地址空间小于物理地址空间，映像要求可以访问所有的物理存储器；另一种是逻辑地址空间大于物理地址空间，映像要确定每个逻辑地址实际所对应的物理地址。
计算机存储变换最简单的方法是采用基址编址。
基址编址是将基址寄存器中的内容（程序基点）与逻辑地址相加，形成物理地址，然后访问存储器。
计算机存储保护近代计算机系统资源为一同执行的多个用户程序所共享。
就主存来说，它同时存有多个用户的程序和系统软件。
为使系统正常工作，必须防止由于一个用户程序出错而破坏同时存在主存内的系统软件或其他用户的程序，还须防止一个用户程序不合法地访问并非分配给它的主存区域。
因此，存储保护是多道程序和多处理机系统必不可少的部分。
主存保护是存储保护的重要环节。
主存保护一般有存储区域保护和访问方式保护。
存储区域保护可采用界限寄存器方式，由系统软件经特权指令给定上、下界寄存器内容，从而划定每个用户程序的区域，禁止越界访问。
界限寄存器方式只适用于每个用户程序占用一个或几个连续的主存区域，而对于虚拟存储器系统，由于一个用户的各页离散地分布于主存内，就需要采用键式保护和环状保护等方式。
键式保护是由操作系统为每个存储页面规定存储键，存取存储器操作带有访问键，当两键符合时才允许执行存取操作，从而保护别的程序区域不被侵犯，环状保护是把系统程序和用户程序按重要性分层，称为环，对每个环都规定访问它的级别，违反规定的存取操作是非法的，以此实现对正在执行的程序的保护。
编辑本段主存储器存放指令和数据，并能由中央处理器直接随机存取的存储器，有时也称操作存储器或初级存储器。
主存储器的特点是速度比辅助存储器快，容量比高速缓冲存储器大。
主存储器是按地址存取信息的。
一般用随机存储器作主存储器。
存取数据的时间与数据所在存储单元的地址无关。
主存储器工作时，首先由中央处理器将地址送至存储器的地址寄存器并译码，同时接收由中央处理器发出的“读”或“写”命令。
于是，存储器就按照地址译码的输出确定相应的存储单元。
如果是读命令，则将存储单元的代码读出并送往代码缓冲寄存器，如果是写命令，代码缓冲寄存器接收新代码，接着写入存储体。
主存储器采用半导体存储器件。
存储芯片是集成电路市场的支柱产品，主要采用MOS存储器。
容量大而速度低的外围存储器主要采用磁盘、光盘、磁带等。
存储产品分类网络连接存储PowerVault NX3500使用扩展NAS，有助于为PowerVault MD iSCSI阵列提供统一存储，NX3500利用戴尔可扩展文件系统和MD后端来存储块数据和文件数据，可将单个文件共享扩展到MD部署的容量（当前为192TB的原始容量）。
通过将高性能NAS与MD32x0i和MD36x0iiSCSI阵列及MD12x0扩展盘柜整合在一起，来部署多用途的统一存储。
使用戴尔可扩展文件系统的PowerVaultNX3500旨在优化文件访问性能和硬件利用率，同时帮助消除容量和文件共享大小限制。
1．单个文件共享可扩展到192TB2．系统最多支持96个SAS、NL SAS和SSD驱动器。
3．全面、直观的NASManager有助于减少建立和管理多个卷和共享所需的时间。
4．一个基于向导的安装工具会自动执行初始设置和配置流程。
NX3500可成为Windows文件服务器的一个灵活、实用的备选方案。
戴尔可扩展文件系统是一个高性能、高度优化的文件系统，有助于您节省时间和IT资源。
按需购买、渐进扩展使用专为对基于iSCSI、NFS和CIFS的数据存储需求不断增多的较小规模部署而设计的系统，轻松地进行扩展。
使用PowerVaultNX3500，您可以防止通常由于文件数据（电子邮件、视频、MP3、用户主目录等）量不断增大而导致的数据孤岛和服务器蔓延。
您可以在以小规模存储开始的情况下，仍享有高度可扩展统一存储的价值。
随着您的存储需求的增多，您可以根据需要动态地添加或修改块容量和文件容量，而无需中断现有应用程序和存储系统。
随着企业增长增强防御能力使用PowerVaultNX3500，为您的存储系统添加文件数据保护。
可以根据需要购买可选的功能（包括快照、复制和备份支持），以保护新的和现有的文件共享。
iSCSI SANDell EqualLogic PS4000E存储阵列价格合理，适用于远程办公室和中小型企业，是进入PS系列世界的绝妙之选，DellEqualLogic?PS4000系列采用虚拟iSCSISAN阵列，为远程或分支办公室、部门和中小型企业(SMB)存储部署带来企业级功能、智能化、自动化和可靠性。