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主存儲痛點

發布時間: 2023-06-13 03:04:00

1. 主存儲器和二級存儲器的優點和差別

主存儲器(Main memory),簡稱主存。是計算機硬體的一個重要部件,其作用是存放指令和數據,並能由中央處理器(CPU)直接隨機存取。現代計算機是為了提高性能,又能兼顧合理的造價,往往採用多級存儲體系。即由存儲容量小,存取速度高的高速緩沖存儲器,存儲容量和存取速度適中的主存儲器是必不可少的。主存儲器是按地址存放信息的,存取速度一般與地址無關。32位(比特)的地址最大能表達4GB的存儲器地址。
二級存儲(secondary storage,auxiliary storage)是計算機主存儲器或內存之外的所有可訪問數據存儲器。
二級緩存(L2 CACHE)是處理器內部的一些緩沖存儲器。它分內部和外部兩種晶元:內部的晶元二級緩存運行速度與主頻相同,而外部的二級緩存則只有主頻的一半。
由於一級緩存容量的限制,為了再次提高CPU的運算速度,在CPU外部放置一高速存儲器,即二級緩存。
二級緩存工作主頻比較靈活,可與CPU同頻,也可不同。CPU在讀取數據時,先在一級緩存中尋找,再從二級緩存尋找,然後是內存,在後是外存儲器。所以二級緩存對系統的影響是不容忽視的。

2. 華為拿出存儲「大殺器」:像太平洋一樣大的容量專用硬體你見過沒

C114訊 4月16日專稿(蔣均牧)數字技術正在重塑世界,數字洪流的席捲而來以及從數據中「掘金」的迫切需求,令存儲設備變得前所未有地重要。與此同時,「新基建」的火爆,也吹響了包括存儲在內的數據基礎設施的革新號角。

從2004年開始投資研發第一顆嵌入式處理晶元,華為在計算產業的發展至今已歷15年,而其對存儲產品及解決方案的投入亦可追溯至華為賽門鐵克時代。憑借對產業趨勢的洞察理解、長期以來堅持不懈的加碼以及全方位的生態合作,已經樹立起存儲領域的全球領先優勢。現今,這家總部位於深圳的公司正著力於推動存儲設備的新一輪進化,為即將到來的智能時代構建一個足夠堅固的底座。

今年2月末,華為在線發布了面向5G時代的OceanStor系列存儲解決方案,其中全新OceanStor存儲的Pacific系列高密大容量存儲首次在海外亮相,引起了廣泛關注。

為什麼取名Pacific?如果把數據比作水流,有句話叫百川奔流終歸海,而太平洋(Pacific Ocean)是地球上最大的海洋,寓意著新產品的超大容量——我們可以從兩點關鍵信息來一窺全豹。首先,它在5U高度的空間內支持多達120塊硬碟,相比業界通用存儲型伺服器密度提升了1.66倍。同時,其存儲裸容量最高可達2.4PB,同樣空間的容量領先業界3倍以上,結合華為獨創彈性EC演算法所帶來的92%的磁碟利用率,可得容量優勢進一步拉大。

那麼究竟是什麼原因令華為此時拿出了這樣一件「大殺器」?這款專用硬體對於分布式存儲產業又將帶來怎樣的影響?

任何一款產品和解決方案的誕生都有其外在背景和內在邏輯,OceanStor分布式存儲Pacific系列同樣如此。

從外在背景來看,人類 社會 正處於智能時代的前夜,5G、AI、雲等數字技術的融合應用催生出種種創新,為個茄消人、家庭和行業帶來超乎想像的深刻變革。例如更高通量的基因測序儀問世,讓遺傳疾病篩查更簡單更精準;沉浸式的AR/VR教育內容,將博物館景點和文化活動更精彩地呈現給觀眾;AI訓練後的 汽車 越來越智能,自動駕駛開始走入生活;無線互聯並內置AI的機械和機器人實現了更精確的控制和協調,創造出更高效更安全更環保的生產環境……

數字化、智能化在生活和生產中的普遍發生,令數據成為如同石油般寶貴的新的生產資料。其中的一個佐證就是數字經濟在經濟總量中佔比持續加大,成為驅動 社會 經濟發展的新引擎。但數納腔在硬幣的另一面,各種新技術的普及新業務的井噴,也帶來了數據的爆炸式增長。IDC《數據時代2025》白皮書認為,全球數據量大約每兩年就將翻一倍,到2025年,這個數字將瘋狂攀升至163ZB;薯衫華為全球產業展望GIV2025亦預測,到2025年,全球年存儲數據量將高達180ZB。

海量數據如何存、如何用、如何管,成為電信運營商及企業新的關注點。而存作為第一步,是他們最急迫需要解決的難點痛點。統計顯示,當前的海量數據中只有不到2%得到保存,絕大部分則不得不被舍棄,令其中潛在的巨大價值無法得到利用。究其原因無非是成本所限,一方面數據增長速度超出預期,但機房空間捉襟見肘;另一方面設備眾多但存儲利用率低,硬體沒有充分利用起來。OceanStor分布式存儲Pacific系列從密度和容量利用率方面下功夫,正切中要害,可以說是「應運而生」。

從內在邏輯來看,計算戰略的全面啟航是華為在過去一年中最重要的行動之一。為了實現「為世界提供最強算力,讓雲無處不在,讓智能無所不及」的計算產業追求,這家公司調集精兵強將打造了「一雲兩翼雙引擎」的產業布局,存儲設備作為其中一「翼」的數據基礎設施的組成部分,登上了更廣闊的舞台。

與此同時,華為本身在存儲領域已經站在了很高的位置,擁有強大的技術實力。根據2019年9月Gartner發布的報告,華為存儲位居主存儲魔力四象限領導者象限;近年來的IDC報告也顯示,OceanStor分布式存儲長期占據中國區第一的市場份額。OceanStor存儲解決方案已進入全球超過150個國家和地區,廣泛服務於運營商、金融、政府、能源、醫療、製造、交通等多個行業超過1萬家客戶。戰略上的高度重視結合多年來厚積薄發的積累,令這家公司有意願也有能力存儲硬體的種種指標拉升到一個全新的高度,OceanStor分布式存儲Pacific系列就相當於其打出的「一記重拳」。

在分布式存儲這個時下非常熱門的領域,近年來關於「軟硬一體」還是「軟硬解耦」的路線之爭持續不斷。OceanStor分布式存儲Pacific系列的發布意味著華為在「軟硬一體」的道路上走得更遠更堅定,同時也宣告了在所謂軟體定義時代,分布式存儲的硬體復興,必將把整個產業的創新推向一個新高度。

曾幾何時,存儲有別於通用伺服器是個高門檻的產業,哪怕經歷了三十年發展,專業存儲廠商也屈指可數。正因其專業性,存儲設備從誕生以來都是以專用設備的形態出現。後來隨著分布式存儲的發展,「軟硬解耦」的概念開始出現,並被越來越多的提及、放大,甚至一度成為「政治正確」。

谷歌等互聯網企業作為分布式存儲的最初提出者和實踐者,習慣於采購通用硬體,自己開發和維護軟體,由此形成了分布式存儲「軟硬解耦」的 歷史 事實。軟體廠商看中了數字化轉型下企業存儲快速增長的市場空間,但因自身硬體能力的缺失,選擇沿襲「軟硬解耦」的模式以拉低進入門檻,成為企業市場上「軟硬解耦」的推行者。晶元與伺服器廠商則因「軟硬解耦」將消耗大量伺服器,同時帶動對CPU的需求,作為主要受益者也樂於擴大「軟硬解耦」的影響。

2019年底,中國移動集團總部的年度分布式塊存儲集采結果引發業界轟動。這家全球領先的電信運營商首次在大規模集采中傾向「軟硬一體」模式,作為買方給其他客戶提了個醒,「業務需求是本質,決定采購模式」。如今,華為再次推出頂尖的分布式存儲專用硬體,則作為賣方給整個產業提了個醒,「脫離了硬體,軟體定義只是空中樓閣」。

而分布式存儲產業經過近十年的積累和洗禮,也到了回歸本質、重新洗牌的時候——當踩了太多兼容性、性能、可維護性的「坑」後,市場自己會作出選擇。實際上,就連始作俑者的互聯網企業也都開始通過自研或並購嘗試擁抱「軟硬一體」,因為他們發現即使有著出眾的軟體能力也需要高性能的硬體來匹配。

可以預見,以OceanStor分布式存儲Pacific系列的出現為分水線,分布式存儲的硬體競爭力構建將日益成為主流。未來那些具備軟、硬體和服務綜合能力的廠商將會長期且更好地生存下去,只能提供純軟體的廠商則處境堪憂,亟需改變。

3. 介紹每級存儲器的作用和特點

每級存儲器的作用和特點:

二級緩存(L2 CACHE)是CPU(CPU)里邊的多個緩沖存儲器。它分里邊和外部兩種晶元:里邊的晶元二級緩存運行速度與主頻相同,而外部的二級緩存則僅有主頻的一半。

由於一級緩存容量的限制,為了再次提高CPU的運算速度,在CPU外部放置一高速存儲器,即二級緩存。

二級緩存工作主頻比較靈活,能與CPU同頻,也能不相同。CPU在讀取數據時,先在一級緩存中尋找,再從二級緩存尋找,之後是內存,在後是外存儲器。因此二級緩存對系統(System)的影響是不容忽視的。

存儲器MAINmemory簡稱主存。是計算機的1個重要部件,其作用是存放指令和數據,並能由中央CPU(CPU)(CPU)直接隨機存取。現代計算機是為了提高性能,又能兼顧合理的造價,往往採用多級存儲體系。即由存儲容量小,存取速度高的高速緩沖存儲器,存儲容量和存取速度適中的主存儲器是必不成少的。

主存儲器是按地址存放信息的,存取速度一般與地址無關。32位(比特)的地址最大能表達4GB的存儲器地址。這樣個對多數應用剛剛足夠,但對於某些特大運算量的應用和特大型資料庫已顯得不夠,從面對64位結構提出要要。

4. 計算機採用的三級存儲結構是什麼

計算機採用的三級存儲結構是高速緩沖存儲器,主存儲器,輔助存儲器。

對於通用計算機,存儲層次至少具有三級:CPU寄存器,主存,輔存。較高檔的計算機有細分為六層:寄存器,高速緩存,主存,磁碟緩存,磁碟。可移動存儲介質。

(4)主存儲痛點擴展閱讀:

存儲器層次越高訪問速度越快,價格越昂貴。

1、主存儲器,簡稱內存或主存,用於保存進程運行時的數據,也成為可執行存儲器。CPU控制部件只能從主存儲器中獲得指令和數據,然後將他們裝入內存。或者從寄存器存入主存。

2、寄存器,訪問速度很快完全能與CPU協調工作,但價格十分昂貴。

2、高速緩存器:CPU訪問一組特定的數據時,總是先查詢在高速緩存中是否有需要的數據,若有則直接使用,否則從主存中讀取信息。

3、磁碟緩存,因目前磁碟的IO速度遠低於貯存的訪問速度,因此將頻繁使用的一部分磁碟數據和信息暫時存放在磁碟緩存中可減少訪問磁碟的次數。磁碟緩存依託於固定磁碟。當需要運行或訪問的時候,被調入主存。

5. 主流市場的6大存儲技術有哪些特點

主流市場的6大存儲技術特點如下:
1、掩膜rom,掩膜rom也稱固定rom,它是由廠家編好程序,寫入rom供用戶使用,用戶不能更改內部程序,其特點是價格便宜。
2、可編程的只讀存儲器prom,內容可由用戶根據自己所編程序一次性寫入,一旦寫入只能讀出,不能再進行更改,這類存儲器現在也稱為otp。
3、可改寫的只讀存儲器eprom。前兩種rom只能進行一次性寫入,用戶較少使用目前較為流行的rom晶元為eprom,內容可通過紫外線照射而徹底擦除。拆除後又可重新寫入。
4、可電改寫只讀存儲器eeprom可用電的方式寫入和清除其內容,其編程電壓和清除電壓均與微機CPU的武威工作電壓相同,不需另外加電壓
5、隨機存儲器。
6、可現場改寫的非易失性存儲器。

6. 簡要說明計算機中內存儲器和外存儲器的主要作用

1、內存儲器
是運算器讀取和存儲數據的地方,配合運算器完成運算和控制。
又叫主存儲器。
分為隨機讀寫存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。
2、外存儲器
外存儲器用來存儲大量數據、程序,斷電後仍然可以保存。
常見的有:
軟盤、硬碟、光碟、U盤以及磁帶機等。

7. 大容量存儲器的優缺點

大容量存儲系統優於主存儲器之處在於無揮發性和大的存儲容量,並且在許多情況下,可以把存儲介質從機器上拆卸下來,作為檔案資料保存。
容量存儲器的主要缺點是它們一般需要機械運動,與實現的全部是電子動作的計算機主存儲器相比,它們就具有較長的響應時間。

8. 【操作系統】01--存儲器的層次結構

操作系統存儲器,如何對存儲器進行有效的管理,直接影響著存儲器的利用率和系統性能。

1、存儲器的層次結構
2、程序的裝入和鏈接
3、連續分配存儲管理方式
4、分頁存儲管理方式
5、分段存儲管理方式

內部碎片和外部碎片
邏輯地址和物理地址
內存分配策略
分頁的地址變換,頁表的使用
分頁和分段的優缺點

1、存儲的層次結構

這個圖不怎麼看的清,總體是三個部分:存儲器的層次結構、程序的裝入和鏈接、連續分配存儲管理方式

====================

(1)內存分配——為每個進程分配一定的內存空間
(2)地址映射——把程序中所用的相對地址轉換成內存的物理地址
(3)內存保護——檢查地址的合法性,防止越界訪問
(4)內存擴充——解決「求大於供」的問題,採用虛擬存儲技術

內存分配
內存分配的主要任務是:為每一道程序分配內存空間,使它們「各得其所」;當程序撤消時,則收回它佔用的內存空間。分配時注意提高存儲器的利用率。
地址映射
目標程序所訪問的地址是邏輯地址集合的地址空間,而內存空間是內存中物理地址的集合,在多道程序環境下,這兩者是不一致的,因此,存儲管理必須提供地址映射功能,用於把程序地址空間中的邏輯地址轉換為內存空間中對應的物理地址。
內存保護
內存保護的任務是確保每道程序都在自己的內存空間運行,互不幹擾。保護系統程序區不被用戶侵犯(有意或無意的),不允許用戶程序讀寫不屬於自己地址空間的數據(系統區地址空間,其他用戶程序的地址空間)。
內存擴充
內存擴充的任務是從邏輯上來擴充內存容量,使用戶認為系統所擁有的內存空間遠比其實際的內存空間(硬體RAM)大的多。

【緩存都在其使用的工具之前,目的是為了減少訪問次數】

2.1 主存儲器

主存儲器是計算機系統中的一個主要部件,用於保存進程運行時的程序和數據,CPU的控制部件只能從主存儲器中取得指令和數據,數據能夠從主存儲器中讀取並將他們裝入到寄存器中,或者從寄存器存入到主存儲器,CPU與外圍設備交換的信息一般也依託於主存儲器地址空間。但是,主存儲器的訪問速度遠低於CPU執行指令的速度,於是引入了寄存機和告訴緩沖。

2.2 寄存器

寄存器訪問速度最快,能與CPU協調工作,價格昂貴,容量不大,寄存器用於加速存儲器的訪問速度,如用寄存器存放操作數,或用作地址寄存器加快地址轉換速度等。

2.3 高速緩存

高速緩存容量大於或遠大於寄存器,但小於內存,訪問速度高於主內存器,根據程序局部性原理,將主存中一些經常訪問的信息存放在高速緩存中, 減少訪問主存儲器的次數 ,可大幅度提高程序執行速度。通常,進程的程序和數據存放在主存,每當使用時,被臨時復制到高速緩存中,當CPU訪問一組特定信息時,首先檢查它是否在高速緩存中,如果已存在,則直接取出使用,否則,從主存中讀取信息。有的計算機系統設置了兩級或多級高速緩存,一級緩存速度最高,容量小,二級緩存容量稍大,速度稍慢。

2.4 磁碟緩存

磁碟的IO速度遠低於對主存的訪問速度,因此將頻繁使用的一部分磁碟數據和信息暫時存放在磁碟緩存中, 可減少訪問磁碟的次數, 磁碟緩存本身並不是一種實際存在的存儲介質,它依託於固定磁碟,提供對主存儲器空間的擴充,即利用主存中的存儲空間,來暫存從磁碟中讀出或寫入的信息,主存可以看做是輔存的高速緩存,因為,輔存中的數據必須復制到主存方能使用,反之,數據也必須先存在主存中,才能輸出到輔存。

主存儲器簡稱 主存或內存 , 用於保存程序運行時的指令和數據.

寄存器是有限存貯容量的高速存貯部件,它們可用來暫存指令、數據和 地址 .

通常, 處理機從指存中讀出數據放入指令寄存器, 這一時間段我們稱之為取指周期; 處理機從數存中讀取數據放入數據寄存器, 再流入運算器, 這一時間段我們稱之為執行周期.

高速緩存和磁碟緩存:

高速緩沖存儲器是介於寄存器和存儲器之間的存儲器, 主要用於備份主存中較常用的數據, 用來減少處理機對主存儲器的訪問次數, 提高運行效率.

磁碟緩存主要用於暫時存放頻繁使用的一部分磁碟數據和信息, 以減少訪問磁碟的次數.