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apex英雄会凉吗:數據計算機存儲

作者:admin  來源:本站  發表時間:2012/9/5 14:07:43  熱度:7125℃

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計算機數據存儲,通常被稱為存儲或記憶體,是一種技術,包括計算機組件和用于保存數字數據的記錄媒體。這是一個核心功能和計算機的基本組成部分。

在當代的用法中,內存通常是讀寫的半導體存儲隨機存取存儲器中,通常是DRAM(動態RAM)或其他形式的快,但臨時存儲。存儲由存儲設備及其媒體不能直接訪問由CPU,(二次三級存儲),典型的硬盤驅動器,光盤驅動器,和其他設備比RAM慢,但是非易失性(保持斷電時的內容)。[ 1 ]從歷史上看,存儲器被稱為核心,主存儲器,實存儲器或存儲設備的內部記憶體,而被稱為輔助存儲器,外部存儲器或輔助/周邊存儲。

的區別是計算機的體系結構的基礎。的區別也反映了內存和大容量存儲設備,它已經模糊了的歷史使用情況的長期存儲的一個重要和顯著的技術差別。然而,本文采用了傳統的命名。

許多不同形式的存儲,各種自然現象的基礎上,已經發明了。到目前為止,還沒有實際的通用存儲介質存在,并且所有的存儲形式也存在一些缺點。因此,計算機系統通常包含數種存儲,每個個別的目的。

一個現代化的數字電腦表示使用二進制數字系統的數據。,或二進制數位,每一個都具有10的值的字符串可以被轉換成文本,數字,圖片,音頻,和幾乎任何其他形式的信息。存儲的最常見的單位是字節,等于8位。一塊的信息可以由任何計算機或設備的存儲空間是足夠大以容納的二進制表示的信息片,或僅僅數據處理。例如,莎士比亞全集,在打印約1250頁,可存儲約五兆字節4000萬位)每個字符一個字節。

定義組件的計算機的中央處理單元CPU,或簡單的處理器),因為它操作數據,執行計算,并控制其他元件。在最常用的電腦架構,CPU由兩個主要部分組成:控制單元算術邏輯單元ALU)。前者控制的CPU和存儲器之間的數據流;后者執行對數據的算術和邏輯運算。

如果沒有一個顯著的內存量,電腦將僅僅是能夠進行固定操作,并立即輸出結果。這將不得不重新配置,以改變其行為。這是可以接受的設備,如臺計算器,數字信號處理器,以及其他專業設備。馮諾依曼機的區別在他們的操作指令和數據存儲內存中,他們。這樣的計算機更靈活一些,因為他們不需要有自己的硬件重新配置,每一個新的程序,但可以簡單地重新編程與新的內存中的指令,他們也往往是簡單的設計,可以保持在一個相對簡單的處理器的狀態之間連續計算,從而建立復雜的程序。大多數現代計算機是馮·諾伊曼機器。

在實踐中,幾乎所有的電腦使用的是不同的內存類型,在一個存儲層次結構的 CPU周圍的組織,性能和成本之間進行權衡。一般來說,較低的存儲是在層次結構中,它的帶寬較小,其存取更大的延遲是從CPU。小學,中學,大專和離線存儲的存儲也是遵循這種傳統的劃分每比特成本。

分層存儲

各種形式的存儲,劃分根據從中央處理單元的距離。的通用計算機的基本元件是算術和邏輯單元,控制電路,存儲空間,和輸入/輸出設備。常見的家用電腦2005年左右的技術和能力。

另請參閱:存儲器層次結構

直接鏈接到本節:主存儲,內部存儲器,主存儲器。

主存儲(或主存儲器或內部存儲器),常簡稱為存儲器,是唯一的一個直接訪問到CPU。不斷的CPU指令讀取存儲在那里,他們的要求執行?;僮魃系娜魏問菀泊媧⒃諭騁壞姆絞?。

從歷史上看,早期的計算機使用的延時線,威廉姆斯管,或旋轉磁鼓作為主存儲。到1954年,這些大多是不可靠的方法所取代磁芯存儲器。核心的內存仍然占主導地位,直到20世紀70年代,當集成電路技術的進步,半導體存儲器成為經濟競爭力的。

這導致了現代的隨機存取存儲器RAM)中。它是小型的,輕的,但相當昂貴的,在相同的時間。(用于主存儲的特定類型的RAM易失性的,即它們失去信息,在未通電時)。

正如圖中所示,傳統上有兩個以上的子層的主存儲,除了主要的大容量RAM

處理器寄存器位于處理器內部。每個寄存器通常持有的數據(通常為3264位)。CPU指令指示在此數據(或與它的幫助下),以執行各種計算或其他操作的算術和邏輯單元。寄存器是最快的一切形式的計算機數據存儲。

處理器高速緩存是一種超快速寄存器和較慢的主內存之間的中間階段。據介紹,只是為了提高計算機的性能。最活躍的主存儲器中的信息是重復的,這是速度更快的高速緩存,而是的容量少得多。另一方面,主存儲器是慢得多,但具有更大的存儲容量比處理器寄存器。多級分層緩存緩存的設置也是常用的主要是體積最小,速度最快,位于處理器內部的二級緩存稍大,慢。

主存儲器的直接或間接連接到中央處理單元,經由存儲器總線。它實際上是兩個總線(未在圖上):一個地址總線數據總線。該CPU首先通過地址總線發送一個數字,一個數字稱為存儲器地址,表示數據的期望位置。然后,它讀出或寫入的數據本身使用的數據總線。此外,一個內存管理單元MMU)的CPURAM之間是一個小裝置,重新計算實際的內存地址,例如,提供了一個抽象的虛擬內存或其他任務。

作為用于主存儲設備的RAM類型(在啟動時清零)是揮發性的,僅含有這樣的存儲的計算機不會有一個源到讀取指令,以啟動計算機。因此,含有一個小的啟動程序(BIOS)的非易失性的主存儲用于引導計算機,即,讀取一個較大的程序從非易失性二次存儲到RAM,并開始執行它。用于此目的的一種非易失性的技術被稱為ROM,只讀存儲器(術語可能有些令人困惑,因為大多數的ROM類型也能夠隨機接入)。

“ROM”的種類很多,不能隨便只讀,更新是可能的,但它是緩慢的,必須擦除大的部分,然后才可以重新編寫。一些嵌入式系統中運行的程序直接從ROM(或類似),因為這種方案很少更改。的標準計算機沒有存儲在ROM中的非基本的程序,而使用大容量的二級存儲,這是非易失性的,而不是昂貴的。

近來,在某些用途中是指主存儲和二級存儲歷史稱為,分別的二次存儲和叔存儲。


大型磁帶庫。盒式磁帶放置在了前面,在后面的機器人手臂移動的貨架上??杉猛際楣菔歉叨仍?span>180厘米。

三級存儲或三級存儲器,[ 4 ]提供了第三個級別的存儲。通常,它涉及機器人的機制,這會掛載(插入)和卸載可移動的大容量存儲媒體的存儲裝置,根據系統的要求,在使用前,這些數據常常被復制到輔助存儲。它主要用于歸檔很少被訪問的信息,因為它是慢得多輔助存儲器(如5-60秒與110毫秒)。這是非常大的數據存儲,主要用于訪問,無需人工操作員。典型的例子包括磁帶庫光盤庫。

當一臺計算機需要從三級存儲中讀取信息,它會先征詢一個目錄數據庫,以確定磁帶或光盤中包含的信息。接下來,計算機將指示機器人手臂取介質并將其放置在驅動器中。當電腦讀取信息后,機器人手臂將返回其庫中的介質。

編輯 ]脫機存儲

脫機存儲[ 5 ]或一種裝置,是不是一個處理單元的控制下,在介質上的計算機數據存儲介質的記錄,通常是在一個二級或三級存儲裝置中,然后身體除去或斷開。它必須由人工操作被插入或連接前一臺計算機可以再次訪問它。三級存儲不同,它不能被訪問,而不人機交互。

離線存儲用于傳送信息,因為可以很容易地分離介質實際運輸。此外,在災難情況下,例如火災,破壞了原來的數據,在一個遠程位置的介質可能會受到影響,使災難恢復。脫機存儲信息安全增加了一般,因為它是從一臺計算機無法實際接觸的,基于計算機的攻擊技術和數據機密性或完整性不會受到影響。另外,如果很少被訪問存儲的信息用于存檔目的,離線存儲的成本低于三級存儲。

在現代個人電腦,二級和三級存儲介質,也可用于離線存儲。的光盤和閃存設備是最流行的,以及較小程度上可移動的硬盤驅動器。在企業用途,磁帶是主要的。較早的例子是軟盤,Zip磁盤,或穿孔卡片。

 

 

各級的存儲層次結構的存儲技術可以區分的評估若干的核心特征以及測量的具體特點,以一個特定的實現。這些核心特點是波動性,可變性,可尋址。對于任何特定的任何存儲技術的實現,值得測量的特點是容量和性能。

波動

非易失性存儲器中

將保留所存儲的信息,即使是不經常供給電力。它是適合用于長期存儲的信息。

易失性存儲器

需要恒定的功率,以保持所存儲的信息。今天的技術最快的內存是易失性的(不是一個普遍的規則)。由于主存儲是非??斕?,它主要使用易失性存儲器中。

動態隨機存取存儲器

非易失性存儲器的一種形式,這也需要存儲的信息進行定期重新讀取并重新寫入,或刷新,否則它就會消失。

靜態隨機存取存儲器

類似DRAM的易失性存儲器,它永遠不會需要被刷新只要電源被施加與異常的一種形式。(它失去了它的內容,如果電源被移除)。

可變性

/寫存儲或可變的存儲 

允許信息被覆寫在任何時間。沒有一定量的讀/寫存儲用于主存儲的計算機將是無用的許多任務。現代計算機通常使用讀/寫存儲,二級存儲。

只讀存儲 

保留的信息存儲在制造時,一次寫入存儲(一次寫入多次讀取)使信息只能寫入一次后,在某些時候制造。這些被稱為不可改變的存儲。使用不可改變的存儲用于第三和離線存儲。例子包括CD-ROMCD-R。

慢寫,快速讀取存儲 

/寫存儲,允許信息被重寫多次,但與寫操作比讀操作慢得多。例子包括CD-RW快閃記憶體。

無障礙

隨機存取

在大約相同的時間量,可以訪問存儲在任何位置,在任何時刻。這種特性非常適合用于主存儲和二級存儲。大多數半導體存儲器和磁盤驅動器提供了隨機訪問。

順序訪問

訪問的部分信息將在一個串行的順序,一前一后的時間訪問特定的信息取決于哪些資料片的最后一次訪問。這樣的特性是典型的脫機存儲。

可尋址

位置尋址 

每個單獨訪問的信息儲存在存儲單元中選擇與其數值的存儲器地址。現代計算機中,可尋址的位置的存儲通常限制內部訪問的主存儲,由計算機程序,因為位置的可尋址性是非常有效的,但人的負擔。

文件尋址

信息被分成可變長度的文件,以及與人類可讀的目錄和文件名 中選擇一個特定的文件。底層設備尋址的位置,但一臺電腦的操作系統提供了文件系統抽象,使操作更容易理解。在現代計算機,二級,三級和離線存儲使用的文件系統。

內容可尋址

每個單獨訪問的單元的信息是基于存儲在那里的內容(的一部分)的基礎上,選擇。內容尋址存儲可以實現使用軟件(計算機程序)或硬件(電腦設備),硬件速度更快,但更昂貴的選擇。硬件內容可尋址存儲器通常用于在計算機的CPU的高速緩存。

CAS(內容尋址存儲)解決了我們如何查找和訪問信息,我們目前或未來將聚集在背后的思想。

容量

原始容量 

存儲的信息的存儲設備或介質可以容納的總量。它表示為一定量的字節為單位(例如,10.4 兆字節)。

存儲器的存儲密度

存儲的信息的緊湊性。它是除以與一個單位的長度,面積或體積(如1.2兆字節每平方英寸)的介質的存儲容量。

性能

潛伏

所花費的時間來訪問存儲中的特定位置。相關的計量單位通常為納秒級的主存儲,二級存儲毫秒,和第二個三級存儲。它可能是有意義的,分開讀取延遲和寫入延遲,并在順序存取存儲,最小,最大和平均延遲的情況下。

吞吐量

率在該信息可以讀出或寫入到存儲器。在計算機數據存儲中,吞吐量通常表示兆每秒或MB / s比特率,雖然也可以使用。至于與潛伏期,讀取速率和寫速率可能需要加以區別。此外依次訪問媒體,而不是隨機地,通常產生最大的吞吐量。

能源使用

存儲設備,減少風扇的使用,自動?;詡湎兄?,低功耗的硬盤驅動器可以減少能源消耗90[ 6 ]。

2.5英寸硬盤驅動器通?;嵯慕仙俚墓β時卻蟮?。[ 7 ] [ 8 ]低容量的固態硬盤沒有移動部件,消耗更少的功率比硬盤。[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]此外,內存可能使用更多的權力比硬盤。[ 11 ]

基本存儲技術

截至2011年,最常用的數據存儲技術,半導體,磁性,光學,同時仍有一些有限的使用。媒體是一個共同的名字究竟將數據保存在存儲設備中。在過去的其他一些基本的存儲技術也被用來發展或建議。

半導體

半導體存儲器使用半導體集成電路存儲信息。半導體存儲器芯片可能包含數以百萬計的微小的晶體管電容。存在兩種形式的易失性和非易失性的半導體存儲器。現代計算機中,主存儲幾乎完全由動態的易失性半導體存儲器或動態隨機存取存儲器。自世紀之交以來,被稱為閃存的非易失性半導體存儲器的類型已經穩步擴大了市場份額,離線存儲家用電腦。各種先進的電子設備和專門的計算機中,也可用于輔助存儲的非易失性半導體存儲器。早在2006年,筆記本電腦臺式電腦制造商開始使用基于閃存的固態驅動器SSD)的默認配置選項的二級存儲,而不是更傳統的硬盤驅動器。[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]

磁存儲使用磁性涂覆的表面上的不同的磁化模式,來存儲信息。磁存儲器是非易失性的。使用一個或多個讀/寫磁頭,它可能包含一個或多個記錄換能器的信息被訪問。一個讀/寫頭的表面的一部分,以便僅涵蓋頭部或介質或兩者都必須相對于另一個移動,以便訪問數據。在現代計算機中,磁存儲將采取以下形式:

磁盤

軟盤,用于離線存儲

硬盤驅動器,用于二級存儲

用于第三和離線存儲的磁帶,

在早期的計算機中,磁存儲也被用來作為

磁存儲器的一種形式,或核心存儲器,繩芯存儲器,薄膜內存/磁扭線存儲器中的主存儲。

第三紀(例如NCR CRAM)或離線的形式存儲在磁卡。

磁帶通常用于二級存儲。

光學

光學存儲 ,典型的光盤,將信息存儲在一個圓形的光盤的表面上的畸形和讀取此信息由照明表面,用激光二極管,和觀察的反射。光盤存儲器是非易失性的?;慰贍蓯怯讕瞇緣模ㄖ歡撩教澹?,形成了一次(一次寫入介質)或可逆的(錄制或讀/寫媒體)。下面的表格是目前普遍使用的:[ 17 ]

CD,CD-ROM,DVD,BD-ROM:只讀存儲器,用于質量分布的數字信息(音樂,視頻,計算機程序)

CD-R ,DVD-R ,DVD + R,BD-R :一次寫入存儲,用于第三和離線存儲

CD-RW,DVD-RW,DVD + RW,DVD-RAM,BD-RE:慢寫,快速讀取存儲,用于第三和離線存儲

超密度光盤UDO是類似的能力,BD-R,BD-RE寫入速度很慢,第三和離線存儲,快速讀取存儲。

磁光盤存儲光盤存儲上的鐵磁性表面的信息存儲的磁狀態。信息被讀出光學和填寫的磁性和光學的方法相結合。磁光盤存儲是第三和離線存儲用于存儲非易失性,順序訪問,慢寫,快速讀取。

三維光學數據存儲也被提出。

紙張數據存儲,通常在紙帶穿孔卡的形式,長期以來一直被用來存儲信息的自動處理,特別是通用計算機存在之前。信息被記錄到紙或紙板的介質中通過沖壓孔和機械讀?。ɑ蜆郝蛐猓?,以確定是否一個特定的位置上的介質中的時間是固體或含有一個孔。的一些技術,讓人們做標記的紙張上輕松地閱讀機,這些被廣泛用于選票制成表格和分級標準的測試。條碼可以為任何對象,出售和運輸安全有一定的計算機可讀信息連接到它。

稀有

真空管內存 

威廉姆斯管使用的陰極射線管,和一個Selectron使用一個大的真空管來存儲信息。這些主要的存儲設備在市場上是短命的,是不可靠的,因為威廉姆斯管的選數管是昂貴的。

電聲內存 

時滯行存儲器的一種物質,如,存儲信息中使用的聲波。延遲線存儲器是動態的,易揮發,周期順序讀/寫存儲,并用于主存儲。

光帶

一般是一種光存儲介質,用于組成的長而窄的塑料條,其上的圖案可以寫入和從該圖案可被讀回。分享一些技術,電影膠片和光盤,但既沒有兼容??⒄庀羆際醣澈蟮畝歉蟮拇媧⑷萘勘熱魏未糯蜆馀痰目贍芐?。

相變存儲器

使用不同的機械相的相變材料,將信息存儲在一個XY尋址矩陣,和讀出信息,通過觀察變化的電阻的材料。相變存儲器是非易失性隨機存取讀/寫存儲,并可能被用來為小學,中學和離線存儲。多數可重寫和一次寫入光盤已經在使用相變材料來存儲信息。

全息數據存儲的

信息存儲光學晶體光聚合物內。全息存儲可以利用不同的存儲介質中,它被限制為一個小數目的表面層的光盤存儲的整個體積。全息存儲是非易失性的,順序訪問,或者一次寫入或讀/寫存儲。它可能被用于二級存儲和離線存儲。全息通用光盤HVD)。

分子內存

存儲在聚合物的信息,可以存儲電荷。分子內存可能特別適用于主存儲。理論分子內存的存儲容量是10兆兆 比特,每平方英寸。[ 18 ]

相關技術

網絡連接

一個二級或三級存儲,可連接到一臺計算機,利用計算機網絡。這個概念不涉及到的主存儲,這是小得多的程度中的多個處理器之間的共享。

直連式存儲DAS)是一個傳統的大容量存儲,不使用任何網絡。這仍然是一個最流行 的方法。這retronym被創造出來,NASSAN。

網絡附加存儲NAS)是一臺計算機連接到另一臺計算機可以訪問本地區域網絡,私人廣域網,或在線文件存儲的情況下,在互聯網上的文件級的大容量存儲。通常與NASNFSCIFS / SMB協議。

存儲區域網絡SAN)是一個專門的網絡,它提供了其它計算機的存儲容量。NASSAN之間的關鍵區別是前者的禮物和管理客戶端計算機的文件系統,而后者則提供了訪問塊尋址(原)的水平,把它留給附加系統內所提供的能力來管理數據或文件系統。通常與SAN 光纖通道網絡。

機械手存儲

大量個別,磁帶(magnetic tapes),和光學或磁光盤,可被存儲在機器人三級存儲裝置。在磁帶存儲領域,它們是已知的磁帶庫,并在光存儲領域的光盤庫,光盤庫每比喻。自動加載磁帶機自動換片器只含有一個驅動裝置兩種技術被稱為最小的形式。

機器人的訪問存儲設備可能有多個時隙,每個個別媒體,通常是一個或多個采摘機器人遍歷插槽和內置驅動器的負載媒體。的插槽和采摘裝置的布置的對性能的影響。這種存儲的重要特征是可能的擴展選項:添加插槽,???,驅動器,機器人。磁帶庫可能有1010多萬個插槽,并提供TBPB近線信息。光盤庫是有些規模較小的解決方案,到1000插槽。

機械手存儲用于備份,以及大容量的檔案,影像,醫療,視頻產業。分層存儲管理是一個最知名的歸檔策略自動遷移快速的硬盤存儲庫或自動唱片點唱機的長期未使用的文件。如果這些文件是必需的,他們檢索到磁盤上。