The Wayback Machine - https://web.archive.org/web/20221028214219/https://baike.sogou.com/kexue/d10029.htm

计算机数据存储器

编辑
主存的一个例子:安装在个人计算机上的1 GIB的SDRAM。

计算机数据存储器,通常被称为存储器,是一种由用于保存数字数据的计算机组件和记录介质组成的技术。它是计算机的核心功能和基本组成部分。[1]

计算机的中央处理器(CPU)通过执行计算来处理数据。实际上,几乎所有计算机都使用存储层次结构,[1] 它将快速但昂贵的小存储设备放在靠近CPU的位置,而将较慢但较大且较便宜的存储设备放在远离CPU的位置。通常快速易失性技术(断电时会丢失数据)被称为“内存”,而较慢的持久性技术被称为“外存”。

在冯·诺依曼体系结构中,CPU由两个主要部分组成:控制单元和算术逻辑单元(ALU)。前者控制CPU和内存之间的数据流,而后者对数据执行算术和逻辑运算。

1 功能编辑

如果没有大量的内存,计算机只能执行固定的操作并立即输出结果,必须重新配置才能改变它的行为。这对于台式计算器、数字信号处理器和其他专用设备来说是可以接受的。冯诺依曼机的不同之处在于它们有一个存储操作指令和数据的存储器。[1] 这种计算机用途更广,因为它们不需要为每个新程序重新配置硬件,而只需用新的内存指令重新编程即可;它们也易于设计,因为相对简单的处理器可以在连续计算之间保持状态,以建立复杂的程序结果。大多数现代计算机都是冯诺依曼机。

2 数据组织和表示编辑

现代数字计算机使用二进制数字系统表示数据。文本、数字、图片、音频和几乎任何其他形式的信息都可以转换成一串比特或二进制数字,每个比特或二进制数字的值为1或0。最常见的存储单位是字节,等于8比特(位)。任何计算机或设备都可以处理一条信息,只要其存储空间足以容纳该条信息二进制表示或者仅仅是数据。例如,印刷大约1250页的《莎士比亚全集》可以存储在大约5MB(4000万比特)存储空间中,每个字符占一个字节存储空间。

通过为每个字符、数字或多媒体对象分配一个位模式来编码数据。存在许多编码标准(例如,字符编码如ASCII,图像编码如JPEG,视频编码如MPEG-4)。

通过向每个编码单元添加比特,冗余允许计算机检测编码数据中的错误,并根据数学算法进行纠正。由于随机位值翻转或“物理位疲劳”、物理位在存储过程中失去保持可分辨值(0或1)的能力,或者由于计算机间或计算机内通信的错误,错误通常低概率出现。随机位翻转(例如,由于随机辐射)通常在检测时被校正。一位或一组有故障的物理位(并不总是知道特定的有缺陷位;组定义取决于特定的存储设备)通常被自动隔离,被设备停止使用,并由设备中的另一个功能等同的组代替,在该组中恢复校正的比特值(如果可能)。循环冗余校验(CRC)方法通常用于通信和存储中进行错误检测。然后重试检测到的错误。

3 存储层次编辑

根据它们与中央处理单元的距离进行划分的各种形式的存储。通用计算机的基本组成部分是算术和逻辑单元、控制电路、存储空间和输入/输出设备。2005年左右,普通家用电脑的技术和容量。

通常,存储器在层次结构中的层次越低,其带宽越小,从CPU访问的延迟就越大。这种将存储器划分为第一级、第二级、第三级和离线存储器的传统方式也受每比特成本的影响。

在当代用法,“内存”通常是半导体读写随机存取存储器,通常也是动态随机存取存储器(DRAM)或其他形式的快速但临时的存储器。“存储器”包括CPU(第二级或第三级存储器)不能直接访问的存储设备及其介质,通常是硬盘驱动器、光盘驱动器和其他比RAM慢但非易失性的设备(断电时保存内容)。[2]

历史上,内存被称为核心内存、主内存、真实内存或内部内存。同时,非易失性存储设备被称为第二级存储器、外部存储器或辅助/外围存储器。

3.1 第一级存储器

第一级存储器(也称为主存储器、内部存储器或主内存),通常简称为内存,是唯一可由CPU直接访问的存储器。CPU持续读取存储在内存的指令,并根据需要执行它们。任何活跃操作的数据也以统一的方式存储在内存。

历史上,早期的计算机使用延迟线、威廉姆斯管或旋转磁鼓作为第一级存储器。到1954年,那些不可靠的方法大多被磁芯存储器所取代。直到20世纪70年代,当集成电路技术上的进步使半导体存储器具有经济竞争力时,磁芯存储器仍占主导地位。

这使得现代随机存取存储器(RAM)被制造出来。RAM体积小,重量轻,但十分昂贵。(用于第一级存储器的RAM也是易失性的,即它们在未通电时会丢失信息)。

如图所示,传统上,第一级存储器除了有主要的大容量RAM之外,还有两个或两个以上子层:

  • 寄存器位于处理器内部。每个寄存器通常存储数据中的一个字(通常一个字的大小为32或64位)。CPU指令指示算术逻辑单元对数据(或在算术逻辑单元的帮助下)执行各种计算或其他操作。寄存器传输数据的速度是所有形式的计算机数据存储器中最快的。
  • 高速缓存传输数据的速度位于超快寄存器和慢得多的主存储器之间,它的引入仅仅是为了提高计算机的性能。主存中最常用的信息复制一份在高速缓冲存储器中,这样更快,但高速缓冲存储器容量小得多。另一方面,主存传输数据的速度慢得多,但存储容量比寄存器大得多。多级分层缓存设置也是常用的——一级缓存容量最小、传输数据的速度最快,并且位于处理器内部;二级缓存容量稍大且速度稍慢。

主存储器通过存储器总线直接或间接连接到中央处理单元。它实际上是两条总线(不在图上):一条地址总线和一条数据总线。中央处理器首先通过地址总线发送一个数字,这个数字被称为内存地址,它表示数据的期望位置。然后它通过数据总线读取存储单元中的数据或将数据写入存储单元中。此外,内存管理单元(MMU)是位于中央处理器和RAM之间的小型设备,用于重新计算真实存储器地址,例如提供虚拟存储器或其他任务的抽象。

因为用于第一级存储器的随机存取存储器RAM类型是易失性的(启动时未初始化),所以仅包含此类存储器的计算机将无法从中读取指令以启动计算机。因此,包含小型启动程序(BIOS)的非易失性第一级存储器被用来引导计算机,即从非易失性第二级存储器读取较大的程序到RAM并开始执行它。用于此目的的非易失性技术被称为只读存储器ROM(该术语可能有些混乱,因为大多数ROM类型也能够随机存取)。

许多类型的“ROM”不是字面上只读的,因为它们的更新是可能的;但是速度很慢,在重新写入之前,必须大部分擦除该存储器。一些嵌入式系统直接从ROM(或类似的存储器)运行程序,因为这样的程序很少被改变。标准计算机不将非基本程序存储在ROM中,而是使用大容量的第二级存储器,这种存储器也是非易失性的,并且成本也不高。

最近,在某些用途中,第一级存储器和第二级存储器分别指历史上所谓的第二级存储器和第三级存储器。[3]

3.2 第二级存储器

带保护盖的硬盘驱动器

第二级存储器(也称为外部存储器或辅助存储器)与第一级存储器的不同之处在于它不能被CPU直接访问。计算机通常使用其I/O通道来访问第二级存储器,并将所需数据传输到第一级存储器。第二级存储器是非易失性的(断电时保留数据)。现代计算机系统通常第二级存储器比第一级存储器多两个数量级,因为第二级存储器更便宜。

在现代计算机中,硬盘(HDDs)和固态硬盘(SSDs)通常被用作第二级存储器。硬盘和固态硬盘的每字节访问时间通常以毫秒(千分之一秒)为单位,而第一级存储器的每字节访问时间以纳秒(十亿分之一秒)为单位。因此,第二级存储器明显慢于第一级存储器。旋转光学存储设备,如CD和DVD驱动器,需要更长的访问时间。辅助存储技术的其他例子包括USB闪存驱动器、软盘、磁带、纸带、穿孔卡和RAM磁盘。

一旦硬盘上的磁盘读/写磁头到达正确的位置和数据,磁道上的后续数据就可以非常快地访问。为了减少寻道时间和旋转延迟,数据在大的连续块中来回传输于磁盘。磁盘上的顺序访问或块访问比随机访问快几个数量级,并且已经开发了许多复杂的范例来设计基于顺序访问和块访问的高效算法。减少I/O瓶颈的另一种方法是并行使用多个磁盘,以增加第一级存储器和第二级存储器之间的带宽。[4]

第二级存储器通常根据文件系统格式进行格式化,这提供了将数据组织到文件和目录中所必需的抽象,同时还提供了描述某个文件的所有者、访问时间、访问权限和其他信息的元数据。

大多数计算机操作系统使用虚拟内存这一概念,允许使用比系统中物理可用容量更多的第一级存储器容量。当第一级存储器填满时,系统会将最少使用的区块(页面)移动到第二级存储器上的交换文件或页面文件中,然后在需要这些区块(页面)时进行检索。如果将大量页面移动到速度较慢的第二级存储器,系统性能会下降。

3.3 第三级存储器

图为一个大型磁带库,其中磁带盒放在前面的架子上,有一个机器人手臂在后面移动。磁带库的可见高度约为180厘米。

第三级存储设备或第三级存储器[5] 比第二级存储器低一级。通常,它包括一个机器人机制,该机制将根据系统的需求将可移动大容量存储介质安装(插入)到存储设备中,和从存储设备中拆卸;这些数据通常在使用前被复制到第二级存储器。它主要用于存档很少访问的信息,因为它比第二级存储器慢得多(例如第三级存储器5-60秒vs.第二级存储器1-10毫秒)。这主要适用于超大型数据存储,无需人工操作即可访问。典型的例子包括磁带库和光盘机。

当计算机需要从第三级存储器中读取信息时,它将首先查阅目录数据库,以确定哪个磁带或光盘包含该信息。接下来,计算机将指示机械臂取出介质并将其放入驱动器中。当计算机读取完信息后,机械臂将介质放回其在库中的位置。

第三级存储也称为近线存储,因为它“接近在线”。在线存储、近线存储和离线存储之间的正式区别是:[6]

  • 在线存储可立即用于I/O
  • 近线存储不是立即可用的,但是可以在没有人工干预的情况下快速在线
  • 离线存储不能立即使用,需要一些人工干预才能在线

例如,始终在线旋转的硬盘驱动器是在线存储设备,而自动旋转的旋转驱动器(如大规模空闲磁盘阵列(MAID))是近线存储设备。可移动介质(如磁带库中可自动加载的磁带盒)是近线存储设备,而必须手动加载的盒式磁带是离线存储设备。

3.4 离线存储

离线存储是不在处理单元控制下的介质或设备上的计算机数据存储。[7] 介质通常被记录在第二级或第三级存储设备中,然后被物理移除或断开。它必须由操作员插入或连接,计算机才能再次访问它。与第三级存储器不同,没有人的交互就无法访问它。

离线存储用于传输信息,因为分离的介质可以容易地物理传输。此外,如果灾难(例如火灾)破坏了原始数据,远程位置的介质可能不会受到影响,从而实现灾难恢复。离线存储提高了一般信息的安全性,因为它在物理上无法从计算机访问,并且数据的保密性和完整性不受基于计算机攻击技术的影响。此外,如果出于存档目的而存储的信息很少被访问,离线存储设备比第三级存储器便宜。

在现代个人计算机中,大多数二级和三级存储介质也用于离线存储。光盘和闪存设备最受欢迎,可移动硬盘驱动器的受欢迎程度要低得多。在企业应用中,磁带占主导地位。更早的例子是软盘、压缩磁盘或穿孔卡。

4 存储特性编辑

一个1GB的笔记本电脑DDR 2 RAM模块。

可以通过评估特定核心特性以及可以通过测量得知的特性来区分存储层次结构中所有级别的存储技术。这些核心特征是易失性、可变性、可访问性和可寻址性。对于任何存储技术的任何特定实施,值得测量的特性是容量和性能。

4.1 易失性

即使没有持续供电,非易失性存储器也能保留存储的信息。[8] 它适合信息的长期存储。易失性存储器需要恒定的功率来保持存储的信息。最快的内存技术是易失性的,尽管这不是一个普遍的规则。由于主存储器要求非常快,所以它主要使用易失性存储器。

动态随机存取存储器是易失性存储器的一种形式,它也要求存储的信息被周期性地重读、重写或刷新,否则它将消失。静态随机存取存储器是一种类似于动态随机存取存储器的易失性存储器,唯一不同之处是只要通电就不需要刷新;当电源中断时,它会丢失内容。

不间断电源(UPS)可用于给计算机一个短暂的时间窗口,以便在电池耗尽之前将信息从易失性的主存储器转移到非易失性存储器。一些系统,例如EMC公司开发的Symmetrix,集成了电池,可保持易失性存储几分钟。

4.2 易变性

读/写存储器或可变存储器
允许随时重写信息。计算机如果没有一定数量的第一级存储器是可读/写的,那么计算机就无法执行多种任务。现代计算机通常也使用读/写存储器作为第二级存储器。
只读存储器
保留制造时存储的信息,一次写入存储(一次写入多次读取)允许信息在制造后的某个时间点只写入一次,这些被称为不可变存储器。不可变存储器用于第三级和离线存储器,例子包括CD-ROM 和 CD-R。
慢速写入、快速读取存储
读/写存储器,允许信息被重写多次,但写操作比读操作慢得多。例子包括CD-RW和斯韦恩存储器。

4.3 可访问性

随机存取
存储中的任何位置都可以在几乎相同的时间内随时访问。这种特性非常适合第一级存储器和第二级存储器。大多数半导体存储器和磁盘驱动器提供随机存取。
顺序存取
信息块的访问将按顺序依次进行,因此访问特定信息块的时间取决于上次访问的信息块。这种特性是离线存储的典型特征。

4.4 可寻址性

位置可寻址

存储中每个可单独访问的信息单元都是用其数字存储地址来选择的。在现代计算机中,位置寻址存储器通常仅限于第一级存储器,由计算机程序内部访问,因为位置寻址能力非常有效,但对人类来说却是一种负担。
文件可寻址
信息被分成可变长度的文件,并且用人类可读的目录和文件名选择特定的文件。底层设备仍然是位置可寻址的,但是计算机的操作系统提供了文件系统抽象,使操作更容易理解。在现代计算机中,第二级、第三级和离线存储器使用文件系统。
内容可寻址
每个可单独访问的信息单元是根据存储在其中的内容(部分内容)来选择的。内容可寻址存储可以使用软件(计算机程序)或硬件(计算机设备)来实现,硬件更快但更昂贵。硬件内容可寻址存储器通常用在计算机的CPU高速缓存中。

4.5 容量

原始容量
存储设备或介质可以存储的总信息量。它表示为比特或字节的数量(例如10.4兆字节)。
存储器存储密度
存储信息的紧凑性。它是以长度,面积或体积(例如每平方英寸1.2兆字节)为单位划分的介质的存储容量。

4.6 性能

延迟
访问存储器中特定位置所需的时间。相关的测量单位通常第一级存储器是纳秒,第二级存储器是毫秒,第三级存储器是秒。将读延迟和写延迟分开(特别是对于非易失性存储器)可能是有意义的 [8],并且在顺序存取存储的情况下,有最小、最大和平均延迟。
吞吐量
从存储器中读取信息或将信息写入存储器的速率。在计算机数据存储器中,吞吐量通常以兆字节每秒(MB/s)表示,尽管也可以使用比特率。与延迟一样,读速率和写速率可能需要区分。顺序访问介质,而不是随机访问,通常会产生最大吞吐量。
粒度
作为单个的单元被有效访问的最大“块”数据的大小,例如,不会引入额外的延迟。
可靠性
在各种条件下自发改变比特值的概率,或总失败率。 hdparm和sar等实用程序可以用来衡量Linux中的输入输出性能。

4.7 能源消费

  • 减少风扇使用、在不活动时自动关闭以及低功耗硬盘的存储设备可以将能耗降低90%。[9]
  • 2.5英寸硬盘通常比大型硬盘的功耗更小。[10][11] 低容量固态硬盘没有移动部件,功耗低于硬盘。[12][13][14] 此外,内存可能比硬盘功耗更高。[14] 用于避免撞到内存墙的大型缓存也可能消耗大量的能量。[15]

4.8 安全

对于大多数存储设备,全磁盘加密、卷和虚拟磁盘加密和或文件/文件夹加密都是现成的。[16]

英特尔架构提供硬件内存加密,支持全内存加密(TME)和多密钥页面粒度内存加密(MKTME),[17][18] 以及自2015年10月以来的SPARC M7处理器。[19]

5 存储介质编辑

截至2011年,最常用的数据存储介质是半导体、磁性和光学材料,而纸张仍然有一些有限的用途。其他一些基本的存储技术,如全闪存阵列(AFAs)也被提议开发。

5.1 半导体

半导体存储器使用基于半导体的集成电路来存储信息。半导体存储芯片可能包含数百万个微小的晶体管或电容。半导体存储器有易失性和非易失性两种形式。在现代计算机中,第一级存储器几乎完全由动态易失性半导体存储器或动态随机存取存储器组成。自本世纪初以来,一种被称为闪存的非易失性半导体存储器作为家庭计算机的离线存储设备,其份额稳步上升。非易失性半导体存储器也用于各种高级电子设备和为其设计的专用计算机的第二级存储器。

早在2006年,笔记本电脑和台式机制造商就开始使用基于闪存的固态硬盘(SSDs)作为第二级存储器的默认配置选项,作为更传统的HDD的补充或替代。[20][21][22][23][24]

5.2 磁性(材料)

磁存储器在磁性涂层表面使用不同的磁化模式来存储信息。磁存储是非易失性的。使用一个或多个可包含一个或多个记录换能器的读/写头来访问信息。读/写头仅覆盖表面的一部分,因此为了访问数据,磁头或介质或两者必须相对于另一个移动。在现代计算机中,磁存储器将采取以下形式:

  • 磁盘
    • 软盘,用于离线存储器
    •  硬盘驱动器,用于第二级存储器
  • 磁带,用于第三级和离线存储器
  • 旋转式存储器(磁辊)

在早期的计算机中,磁存储器也被用作:

  • 第一级存储器的形式有:磁性存储器或核心存储器、核心绳存储器、薄膜存储器,和/或扭转存储器;
  • 第三级(如NCR CRAM)或磁卡形式的离线存储器;
  • 磁带经常被用于第二级存储器。

5.3 光学(材料)

光学存储器(典型的是光盘),它将信息以变形形式存储在圆盘表面,并通过用激光二极管照射表面和观察反射来读取这些信息。光盘存储是非易失性的。变形可以是永久的(只读介质)、一次形成的(一次写入介质)或可逆的(可记录或读/写介质)。以下形式目前普遍使用:[25]

  •  CD, CD-ROM, DVD, BD-ROM:只读存储器,用于大量分发数字信息(音乐、视频、计算机程序)
  • CD-R, DVD-R, DVD+R, BD-R:一次性写入存储器,用于第三级和离线存储器
  • CD-RW, DVD-RW, DVD+RW, DVD-RAM, BD-RE:慢速写入,快速读取存储器,用于第三级和离线存储器 
  • 超密度光驱或UDO在容量上与BD-R或BD-RE相似,是用于第三级和离线存储器的慢写、快读存储 

磁光盘存储器是一种光盘存储器,其中铁磁表面上的磁状态存储信息。信息通过光学方式读取,并通过结合磁性和光学方法写入。磁光盘存储是非易失性、顺序存取、慢写、快读存储,用于第三级和离线存储器。

还提出了3D光学数据存储。

对于高速低能耗磁光存储,还提出了磁光电导体中的光诱导磁化熔化。[26]

5.4

纸数据存储,通常以纸带或穿孔卡片的形式,长期以来被用于存储信息以进行自动处理,特别是在通用计算机出现之前。通过在纸或纸板介质上打孔来记录信息,并通过机械方式(或后来通过光学方式)读取信息,以确定介质上的特定位置是实心的还是有孔的。一些技术允许人们在纸上做容易被机器阅读的标记——这些技术被广泛用于选票列表和标准化测试的评分。条形码使得任何要出售或运输的物品安全地附着一些计算机可读信息成为可能。

5.5 其他存储介质或基底

真空管存储器
威廉姆斯管使用阴极射线管,选数管使用大真空管存储信息。这些第一级存储设备在市场上寿命很短,因为威廉姆斯管不可靠,选数管很贵。
电声存储器
延迟线存储器使用汞等物质中的声波来存储信息。延迟线存储器是动态易失性的、循环顺序读/写存储器,被用于第一级存储器。
光带
是一种用于光存储的介质,通常由狭长的塑料带组成,图案可以写入塑料带上,图案可以从塑料带上读取。它与电影胶片和光盘共享一些技术,但两者都不兼容。开发这项技术的动机是光带有可能比磁带或光盘有更大的存储容量。
相变存储器
使用相变材料的不同机械相位将信息存储在X-Y可寻址矩阵中,并通过观察材料的电阻变化来读取信息。相变存储器将是非易失性的随机存取读/写存储器,并且可以用于第一级存储器、第二级存储器和离线存储器。大多数可重写和许多一次写入的光盘已经使用相变材料来存储信息。
全息数据存储
以光学方式存储在晶体或光聚合物中。全息存储器可以利用存储介质的整个体积,不同于光盘存储,光盘存储仅限于少量的表面层。全息存储将是非易失性的、顺序存取的,并且要么写一次,要么读/写存储。它可以用于第二级和离线存储器。
分子存储器
将信息存储在可以存储电荷的聚合物中。分子存储器可能特别适合第一级存储器。分子存储器的理论存储容量是10Tb/平方英寸。 [27]
磁性光电导体
存储可以通过弱光照明修改的磁性信息。 [26]
脱氧核糖核酸
将信息存储在DNA核苷酸中。这项研究首次在2012年完成,当时研究人员达到了每克DNA1.28千兆字节的速度。2017年3月,科学家报告称,一种名为“DNA喷泉”的新算法达到了理论极限的85%,达到了每克DNA215千兆字节。 [28] [29] [30] [31]

6 相关技术编辑

虽然一组位故障可以通过错误检测和纠正机制来解决,但是存储设备故障需要不同的解决方案。以下解决方案通常用于大多数存储设备,并且有效:

  • 设备镜像(复制)—该问题的常见解决方案是在另一台设备(通常是同一类型的设备)上持续维护和设备内容的相同副本。缺点是这会使存储翻倍,两个设备(副本)都需要同时更新,同时会有一些开销和可能的延迟。好处是可以通过两个独立的进程同时读取同一数据组,从而提高性能。当其中一个复制设备被检测到有缺陷时,另一个复制设备在运行,并被用于在另一个设备上生成新拷贝(为此目的,通常可在备用设备池中运行)。
  • 独立磁盘冗余阵列(RAID)-该方法通过允许一组N个设备中的一个设备发生故障,并用恢复的内容(设备镜像是N=2的RAID)替换,概括了上述设备镜像。N=5或N=6的RAID组很常见。当与N=2相比时,N>2节省了存储空间,代价是在常规操作(通常性能降低)和有缺陷的设备更换过程中进行了更多的处理。

设备镜像和典型的RAID设计用于处理RAID设备组中的单个设备故障。但是,如果第二次故障发生在从第一次故障完全修复RAID组之前,则数据可能会丢失。单一故障的概率通常很小。因此,同一个RAID组中两个故障在时间上接近的概率要小得多(近似概率的平方,即乘以自身)。如果数据库不能容忍如此小的数据丢失概率,则复制(再现)RAID组本身。在许多情况下,这种镜像是在地理位置上远程进行的,在不同的存储阵列中进行,也是为了处理灾难恢复。

6.1 网络连接

第二级或第三级存储器可以利用计算机网络连接到计算机。这一概念不适用于第一级存储器,第一级存储器在多个处理器之间共享的程度较低。

  •  直连式存储(DAS)是一种传统的海量存储,不使用任何网络。这仍然是最流行的方法。这个概念是最近与网络连接存储(NAS)和存储区域网络(SAN)一起创造的。
  •  网络连接存储(NAS)是连接到计算机上的海量存储,另一台计算机可以通过互联网在局域网、专用广域网或在线文件存储的情况下,在文件级进行访问。网络连接存储通常与NFS和CIFS/SMB协议相关联。
  •  存储区域网络(SAN)是一个专门的网络,为其他计算机提供存储容量。网络连接存储和存储区域网络的关键区别在于,网络连接存储向客户端计算机呈现和管理文件系统,而存储区域网络提供数据块寻址(原始)级别的访问,让连接系统在提供的容量范围内管理数据或文件系统。存储区域网络通常与光纤通道网络相关联。

6.2 机器人存储

大量单独的磁带和光盘或磁光盘可以存储在机器人第三级存储设备中。在磁带存储领域,它们被称为磁带库,而在光存储领域,它们被称为光盘机或类似的光盘库。任一种技术仅包含一个驱动设备的最小形式被称为自动加载器或自动转换器。

机器人存取存储设备可以具有多个插槽,每个插槽容纳单独的介质,通常一个或多个拾取机器人穿过插槽并将介质加载到内置驱动器。槽和拾取装置的布置会影响性能。这种存储器的重要特征是可能的扩展选项:添加插槽、模块、驱动器、机器人。磁带库可能有10到100,000多个插槽,并提供太字节或拍字节数量的近线信息。光盘机是稍小一些的解决方案,最多有1000个插槽。

机器人存储用于备份,以及成像、医疗和视频行业的高容量存档。分层存储管理是一种众所周知的归档策略,可以将长期未使用的文件从快速硬盘存储自动迁移到库或光盘机。如果需要这些文件,它们将被检索回磁盘。

6.3 主要存储主题

  • 光圈(计算机存储器)
  • 动态随机存取存储器 (动态随机存取存储器)
  • 内存延迟
  • 大容量存贮器
  • 存储单元(歧义消除)
  • 内存管理
    • 动态存储分配
    • 内存泄漏
    • 虚拟内存
  • 记忆保护
  • 页面地址寄存器
  • 静态随机存取存储器 (SRAM)
  • 稳定存储器

6.4 二级、三级和离线存储主题

  • 云存储
  • 重复数据消除
  • 数据激增
  • 数据存储标签 用于捕获研究数据
  • 文件系统
  • 文件格式列表
  • 闪存
  • 信息库
  • 可移动媒体
  • 固态驱动器
  • 虚拟磁带库
  • 等待状态
  • 写缓冲器
  • 写保护
  • 噪声预测最大似然检测
  • 对象(-基)存储

6.5 数据存储会议

  • 存储网络世界
  • 存储世界会议
  • USENIX Conference on File and Storage Technologies

参考文献

  • [1]

    ^Patterson, David A.; Hennessy, John L. (2005). Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface (3rd ed.). Amsterdam: Morgan Kaufmann Publishers. ISBN 1-55860-604-1. OCLC 56213091..

  • [2]

    ^Storage as defined in Microsoft Computing Dictionary, 4th Ed. (c)1999 or in The Authoritative Dictionary of IEEE Standard Terms, 7th Ed., (c) 2000..

  • [3]

    ^"Primary Storage or Storage Hardware" (shows usage of term "primary storage" meaning "hard disk storage") Archived 10 9月 2008 at the Wayback Machine. Searchstorage.techtarget.com (2011-06-13). Retrieved on 2011-06-18..

  • [4]

    ^J. S. Vitter, Algorithms and Data Structures for External Memory Archived 4 1月 2011 at the Wayback Machine, Series on Foundations and Trends in Theoretical Computer Science, now Publishers, Hanover, MA, 2008, ISBN 978-1-60198-106-6..

  • [5]

    ^A thesis on Tertiary storage Archived 27 9月 2007 at the Wayback Machine. (PDF) . Retrieved on 2011-06-18..

  • [6]

    ^Pearson, Tony (2010). "Correct use of the term Nearline". IBM Developerworks, Inside System Storage. Retrieved 2015-08-16..

  • [7]

    ^National Communications System (1996). "Federal Standard 1037C – Telecommunications: Glossary of Telecommunication Terms". General Services Administration. FS-1037C. Archived from the original on 24 October 2011. Retrieved 8 October 2007. See also article Federal Standard 1037C..

  • [8]

    ^"A Survey of Software Techniques for Using Non-Volatile Memories for Storage and Main Memory Systems Archived 25 12月 2015 at the Wayback Machine", IEEE TPDS, 2015.

  • [9]

    ^Energy Savings Calculator Archived 21 12月 2008 at the Wayback Machine and Fabric website.

  • [10]

    ^Mike Chin (8 March 2004). "IS the Silent PC Future 2.5-inches wide?". Archived from the original on 20 July 2008. Retrieved 2 August 2008..

  • [11]

    ^Mike Chin (18 September 2002). "Recommended Hard Drives". Archived from the original on 5 September 2008. Retrieved 2 August 2008..

  • [12]

    ^Super Talent's 2.5" IDE Flash hard drive – The Tech Report – Page 13 Archived 26 1月 2012 at the Wayback Machine. The Tech Report. Retrieved on 2011-06-18..

  • [13]

    ^Power Consumption – Tom's Hardware : Conventional Hard Drive Obsoletism? Samsung's 32 GB Flash Drive Previewed. Tomshardware.com (2006-09-20). Retrieved on 2011-06-18..

  • [14]

    ^Aleksey Meyev (23 April 2008). "SSD, i-RAM and Traditional Hard Disk Drives". X-bit labs. Archived from the original on 18 December 2008..

  • [15]

    ^"A Survey of Architectural Techniques For Improving Cache Power Efficiency Archived 8 1月 2016 at the Wayback Machine", SUSCOM, 2014.

  • [16]

    ^[https://www.hhs.gov/sites/default/files/ocr/privacy/hipaa/administrative/securityrule/nist800111.pdf?language=es GUIDE TO STORAGE ENCRYPTION TECHNOLOGIES FOR END USER DEVICES ], U.S. National Institute of Standards and Technology, November 2007.

  • [17]

    ^https://web.archive.org/web/20221028214219/https://software.intel.com/sites/default/files/managed/a5/16/Multi-Key-Total-Memory-Encryption-Spec.pdf.

  • [18]

    ^https://web.archive.org/web/20221028214219/https://lwn.net/Articles/776688/.

  • [19]

    ^https://web.archive.org/web/20221028214219/https://swisdev.oracle.com/_files/What-Is-SSM.html.

  • [20]

    ^New Samsung Notebook Replaces Hard Drive With Flash Archived 30 12月 2010 at the Wayback Machine. ExtremeTech (2006-05-23). Retrieved on 2011-06-18..

  • [21]

    ^Welcome to TechNewsWorld Archived 18 3月 2012 at the Wayback Machine. Technewsworld.com. Retrieved on 2011-06-18..

  • [22]

    ^Mac Pro – Storage and RAID options for your Mac Pro Archived 6 6月 2013 at the Wayback Machine. Apple (2006-07-27). Retrieved on 2011-06-18..

  • [23]

    ^MacBook Air – The best of iPad meets the best of Mac Archived 27 5月 2013 at the Wayback Machine. Apple. Retrieved on 2011-06-18..

  • [24]

    ^MacBook Air Replaces the Standard Notebook Hard Disk for Solid State Flash Storage Archived 23 8月 2011 at the Wayback Machine. News.inventhelp.com (2010-11-15). Retrieved on 2011-06-18..

  • [25]

    ^The DVD FAQ Archived 22 8月 2009 at the Wayback Machine is a comprehensive reference of DVD technologies..

  • [26]

    ^Náfrádi, Bálint (24 November 2016). "Optically switched magnetism in photovoltaic perovskite CH3NH3(Mn:Pb)I3". Nature Communications. 7: 13406. doi:10.1038/ncomms13406. PMC 5123013. PMID 27882917. Archived from the original on 28 November 2016..

  • [27]

    ^New Method Of Self-assembling Nanoscale Elements Could Transform Data Storage Industry Archived 1 3月 2009 at the Wayback Machine. Sciencedaily.com (2009-03-01). Retrieved on 2011-06-18..

  • [28]

    ^Yong, Ed. "This Speck of DNA Contains a Movie, a Computer Virus, and an Amazon Gift Card". The Atlantic. Archived from the original on 3 March 2017. Retrieved 3 March 2017..

  • [29]

    ^"Researchers store computer operating system and short movie on DNA". Phys.org. Archived from the original on 2 March 2017. Retrieved 3 March 2017..

  • [30]

    ^"DNA could store all of the world's data in one room". Science Magazine. 2 March 2017. Archived from the original on 2 March 2017. Retrieved 3 March 2017..

  • [31]

    ^Erlich, Yaniv; Zielinski, Dina (2 March 2017). "DNA Fountain enables a robust and efficient storage architecture". Science. 355 (6328): 950–954. doi:10.1126/science.aaj2038. Archived from the original on 2 March 2017. Retrieved 3 March 2017..

阅读 3118
版本记录
  • 暂无