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存儲系統是指計算機中由存放程序和數據的各種存儲設備、控制部件及管理信息調度的設備(硬件)和算法(軟件)所組成的系統。計算機的主存儲器不能同時滿足存取速度快、存儲容量大和成本低的要求,在計算機中必須有速度由慢到快、容量由大到小的多級層次存儲器,以***優的控制調度算法和合理的成本,構成具有性能可接受的存儲系統。
存儲系統
計算機的主存儲器不能同時滿足存取速度快、存儲容量大和成本低的要求,在計算機中必須有速度由慢到快、容量由大到小的多級層次存儲器,以***優的控制調度算法和合理的成本,構成具有性能可接受的存儲系統。存儲系統的性能在計算機中的地位日趨重要,主要原因是:①馮諾伊曼體系結構是建筑在存儲程序概念的基礎上,訪存操作約占***處理器(CPU)時間的70%左右。②存儲管理與組織的好壞影響到整機效率。③現代的信息處理,如圖像處理、數據庫、知識庫、語音識別、多媒體等對存儲系統的要求很高。
沿革
計算機***初采用串行的延遲線存儲器,不久又用磁鼓存儲器。50年代中期,主要使用磁芯存儲器作為主存。60年代中期以后,半導體存儲器已取代磁芯存儲器。在邏輯結構上,并行存儲和從屬存儲器技術的采用提高了主存的供數速度,緩和了主存和高速的***處理器速度不匹配的矛盾。1968年IBM- 360/85***早采用了高速緩沖存儲器——主存儲器結構。高速緩沖存儲器的存取周期與***處理器主頻周期一樣,由硬件自動調度高速緩沖存儲器與主存儲器之間信息的傳遞,使***處理器對主存儲器的絕大部分存取操作,可以在***處理器和高速緩沖存儲器之間進行。1970年,美國RCA公司研究成功虛擬存儲器系統。IBM公司于1972年在IBM370系統上***采用了虛擬存儲技術。
由于科學計算和數據處理對存儲系統的要求越來越高,需要不斷改進已有的存儲技術,研究新型的存儲介質,改善存儲系統的結構和管理。大規模集成電路和磁盤依然是主要的存儲介質。利用新型材料制作大規模集成電路、大容量的聯想存儲器可大大提高速度,對于計算機系統和軟件都會發生影響。磁盤技術、光盤技術、約瑟夫遜結器件,以至研究新的存儲模型,都是計算機存儲系統發展的研究課題。此外還要進行新的存儲機制的研究。這方面的研究方向是:①由一維線性存儲發展到面向二叉樹存儲結構,提供更廣闊數據結構所需的動態存儲空間。②由單純的數據存儲發展到能融合圖像、聲音、文字、數據等為一體的***存儲系統。③由存儲精確的數據到能接收模糊數據的輸入。④面向對象的存儲管理的研究。⑤智能存儲技術的研究,探索新的記憶原理,發明新的存儲器件,構造新的存儲系統。
存儲層次
在計算機系統中存儲層次可分為高速緩沖存儲器、主存儲器、輔助存儲器三級。高速緩沖存儲器用來改善主存儲器與***處理器的速度匹配問題。輔助存儲器用于擴大存儲空間。
存儲映像
完成邏輯地址空間和物理地址空間之間的變換,并且合理地管理存儲系統資源。邏輯地址是指程序員編制的程序地址,由它構成邏輯地址空間。程序主存儲器中的實際地址稱為物理地址,由它構成物理地址空間。存儲映像基本上分為兩種情況:一種是邏輯地址空間小于物理地址空間,映像要求可以訪問所有的物理存儲器;另一種是邏輯地址空間大于物理地址空間,映像要確定每個邏輯地址實際所對應的物理地址。
存儲變換
***簡單的方法是采用基址編址?;肪幹肥菍⒒芳拇嫫髦械膬热荩ǔ绦蚧c)與邏輯地址相加,形成物理地址,然后訪問存儲器。
存儲保護
近代計算機系統資源為一同執行的多個用戶程序所共享。就主存來說,它同時存有多個用戶的程序和系統軟件。為使系統正常工作,必須防止由于一個用戶程序出錯而破壞同時存在主存內的系統軟件或其他用戶的程序,還須防止一個用戶程序不合法地訪問并非分配給它的主存區域。因此,存儲保護是多道程序和多處理機系統必不可少的部分。
主存保護是存儲保護的重要環節。主存保護一般有存儲區域保護和訪問方式保護。存儲區域保護可采用界限寄存器方式,由系統軟件經特權指令給定上、下界寄存器內容,從而劃定每個用戶程序的區域,禁止越界訪問。
界限寄存器方式只適用于每個用戶程序占用一個或幾個連續的主存區域,而對于虛擬存儲器系統,由于一個用戶的各頁離散地分布于主存內,就需要采用鍵式保護和環狀保護等方式。鍵式保護是由操作系統為每個存儲頁面規定存儲鍵,存取存儲器操作帶有訪問鍵,當兩鍵符合時才允許執行存取操作,從而保護別的程序區域不被侵犯,環狀保護是把系統程序和用戶程序按重要性分層,稱為環,對每個環都規定訪問它的級別,違反規定的存取操作是非法的,以此實現對正在執行的程序的保護。
主存儲器
存放指令和數據,并能由***處理器直接隨機存取的存儲器,有時也稱操作存儲器或初級存儲器。主存儲器的特點是速度比輔助存儲器快,容量比高速緩沖存儲器大。
主存儲器被劃分成若干用于存放數據或指令的存儲單元。為了區分不同的存儲單元,給每一個存儲單元分配一個編號,這個編號稱為存儲單元的地址,因此主存是按地址存取信息的。在主存中,以字節作為編址單位,即一個存儲單元的長度為8個二進制位。存儲單位的地址編號從0開始,順序加1 ,是一個無符號二進制整數,一般用十六進制數表示。
一般用隨機存儲器作主存儲器。存取數據的時間與數據所在存儲單元的地址無關。主存儲器工作時,首先由***處理器將地址送至存儲器的地址寄存器并譯碼,同時接收由***處理器發出的“讀”或“寫”命令。于是,存儲器就按照地址譯碼的輸出確定相應的存儲單元。如果是讀命令,則將存儲單元的代碼讀出并送往代碼緩沖寄存器,如果是寫命令,代碼緩沖寄存器接收新代碼,接著寫入存儲體。為了提高數據的處理速度,存儲器的讀∕寫操作往往按2個字節、4個字節、8個字節、16個字節作為一組同時讀出或寫入。主存儲器采用半導體存儲器件。存儲芯片是集成電路市場的支柱產品,主要采用MOS存儲器。容量大而速度低的外圍存儲器主要采用磁盤、光盤、磁帶等。
移動存儲
特點
? 獲國家保密局認證,安全可靠;
? 與加密系統無縫結合,防護能力倍增;
? 國內首創,將普通U盤變為加密U盤,徹底解決U盤的方便性帶來的風險;
? 采用雙因子認證技術;
? 專用加密移動存儲與系統無縫結合,管理更流暢;
? 功能多樣,可滿足各種不同需求的保密要求;
? 完善的審計功能,隨時掌握U盤持有人的行為。
功能
● 集中注冊與授權。可通過注冊信息實現U盤身份識別和介質追蹤;
● 主機身份認證。所有安裝客戶端的計算機都須經管理員分配實名信息后方可使用;
● 加密上鎖。對加密上鎖后的U盤需要用戶進行身份認證;
● 訪問控制??伸`活控制移動存儲介質注冊策略和信息,設定允許使用的計算機或租;
● 外出拷貝??饺險盤內的數據可與外界的計算機進行數據交互使用,也可實現定向拷貝;
● 用戶審計。移動管理存儲系統提供詳細的審計記錄及審計報告。
網絡附屬存儲系統
NAS(Network Attached Storage:網絡附屬存儲)是一種將分布、獨立的數據整合為大型、集中化管理的數據中心,以便于對不同主機和應用服務器進行訪問的技術。按字面簡單說就是連接在網絡上,具備資料存儲功能的裝置,因此也稱為“網絡存儲器”。它是一種專用數據存儲服務器。它以數據為中心,將存儲設備與服務器徹底分離,集中管理數據,從而釋放帶寬、提高性能、降低總擁有成本、保護投資。其成本遠遠低于使用服務器存儲,而效率卻遠遠高于后者。
NAS是通過與網絡直接連接的磁盤陣列,它具備了磁盤陣列的所有主要特征:高容量、***能、高可靠。NAS將存儲設備通過標準的網絡拓撲結構連接,可以無需服務器直接上網,不依賴通用的操作系統,而是采用一個面向用戶設計的、專門用于數據存儲的簡化操作系統,內置了與網絡連接所需的協議,因此使整個系統的管理和設置較為簡單。其次,NAS是真正即插即用的產品,并且物理位置靈活,可放置在工作組內,也可放在其他地點與網絡連接。
NAS使用了傳統以太網和TCP/IP協議,當進行文件共享時,則利用了NFS和CIFS以溝通NT和UNIX系統。由于NFS和CIFS都是基于操作系統的文件共享協議,所以NAS的性能特點是進行小文件級的共享存取。NAS提供各種應用領域的異種文件共享和文件服務功能,包括內容傳送和分發、統一的存儲管理、技術計算,以及Web服務。它允許企業在不使服務器停機的前提下增加容量。