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主存储痛点

发布时间: 2023-06-13 03:04:00

1. 主存储器和二级存储器的优点和差别

主存储器(Main memory),简称主存。是计算机硬件的一个重要部件,其作用是存放指令和数据,并能由中央处理器(CPU)直接随机存取。现代计算机是为了提高性能,又能兼顾合理的造价,往往采用多级存储体系。即由存储容量小,存取速度高的高速缓冲存储器,存储容量和存取速度适中的主存储器是必不可少的。主存储器是按地址存放信息的,存取速度一般与地址无关。32位(比特)的地址最大能表达4GB的存储器地址。
二级存储(secondary storage,auxiliary storage)是计算机主存储器或内存之外的所有可访问数据存储器。
二级缓存(L2 CACHE)是处理器内部的一些缓冲存储器。它分内部和外部两种芯片:内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同,而外部的二级缓存则只有主频的一半。
由于一级缓存容量的限制,为了再次提高CPU的运算速度,在CPU外部放置一高速存储器,即二级缓存。
二级缓存工作主频比较灵活,可与CPU同频,也可不同。CPU在读取数据时,先在一级缓存中寻找,再从二级缓存寻找,然后是内存,在后是外存储器。所以二级缓存对系统的影响是不容忽视的。

2. 华为拿出存储“大杀器”:像太平洋一样大的容量专用硬件你见过没

C114讯 4月16日专稿(蒋均牧)数字技术正在重塑世界,数字洪流的席卷而来以及从数据中“掘金”的迫切需求,令存储设备变得前所未有地重要。与此同时,“新基建”的火爆,也吹响了包括存储在内的数据基础设施的革新号角。

从2004年开始投资研发第一颗嵌入式处理芯片,华为在计算产业的发展至今已历15年,而其对存储产品及解决方案的投入亦可追溯至华为赛门铁克时代。凭借对产业趋势的洞察理解、长期以来坚持不懈的加码以及全方位的生态合作,已经树立起存储领域的全球领先优势。现今,这家总部位于深圳的公司正着力于推动存储设备的新一轮进化,为即将到来的智能时代构建一个足够坚固的底座。

今年2月末,华为在线发布了面向5G时代的OceanStor系列存储解决方案,其中全新OceanStor存储的Pacific系列高密大容量存储首次在海外亮相,引起了广泛关注。

为什么取名Pacific?如果把数据比作水流,有句话叫百川奔流终归海,而太平洋(Pacific Ocean)是地球上最大的海洋,寓意着新产品的超大容量——我们可以从两点关键信息来一窥全豹。首先,它在5U高度的空间内支持多达120块硬盘,相比业界通用存储型服务器密度提升了1.66倍。同时,其存储裸容量最高可达2.4PB,同样空间的容量领先业界3倍以上,结合华为独创弹性EC算法所带来的92%的磁盘利用率,可得容量优势进一步拉大。

那么究竟是什么原因令华为此时拿出了这样一件“大杀器”?这款专用硬件对于分布式存储产业又将带来怎样的影响?

任何一款产品和解决方案的诞生都有其外在背景和内在逻辑,OceanStor分布式存储Pacific系列同样如此。

从外在背景来看,人类 社会 正处于智能时代的前夜,5G、AI、云等数字技术的融合应用催生出种种创新,为个茄消人、家庭和行业带来超乎想象的深刻变革。例如更高通量的基因测序仪问世,让遗传疾病筛查更简单更精准;沉浸式的AR/VR教育内容,将博物馆景点和文化活动更精彩地呈现给观众;AI训练后的 汽车 越来越智能,自动驾驶开始走入生活;无线互联并内置AI的机械和机器人实现了更精确的控制和协调,创造出更高效更安全更环保的生产环境……

数字化、智能化在生活和生产中的普遍发生,令数据成为如同石油般宝贵的新的生产资料。其中的一个佐证就是数字经济在经济总量中占比持续加大,成为驱动 社会 经济发展的新引擎。但数纳腔在硬币的另一面,各种新技术的普及新业务的井喷,也带来了数据的爆炸式增长。IDC《数据时代2025》白皮书认为,全球数据量大约每两年就将翻一倍,到2025年,这个数字将疯狂攀升至163ZB;薯衫华为全球产业展望GIV2025亦预测,到2025年,全球年存储数据量将高达180ZB。

海量数据如何存、如何用、如何管,成为电信运营商及企业新的关注点。而存作为第一步,是他们最急迫需要解决的难点痛点。统计显示,当前的海量数据中只有不到2%得到保存,绝大部分则不得不被舍弃,令其中潜在的巨大价值无法得到利用。究其原因无非是成本所限,一方面数据增长速度超出预期,但机房空间捉襟见肘;另一方面设备众多但存储利用率低,硬件没有充分利用起来。OceanStor分布式存储Pacific系列从密度和容量利用率方面下功夫,正切中要害,可以说是“应运而生”。

从内在逻辑来看,计算战略的全面启航是华为在过去一年中最重要的行动之一。为了实现“为世界提供最强算力,让云无处不在,让智能无所不及”的计算产业追求,这家公司调集精兵强将打造了“一云两翼双引擎”的产业布局,存储设备作为其中一“翼”的数据基础设施的组成部分,登上了更广阔的舞台。

与此同时,华为本身在存储领域已经站在了很高的位置,拥有强大的技术实力。根据2019年9月Gartner发布的报告,华为存储位居主存储魔力四象限领导者象限;近年来的IDC报告也显示,OceanStor分布式存储长期占据中国区第一的市场份额。OceanStor存储解决方案已进入全球超过150个国家和地区,广泛服务于运营商、金融、政府、能源、医疗、制造、交通等多个行业超过1万家客户。战略上的高度重视结合多年来厚积薄发的积累,令这家公司有意愿也有能力存储硬件的种种指标拉升到一个全新的高度,OceanStor分布式存储Pacific系列就相当于其打出的“一记重拳”。

在分布式存储这个时下非常热门的领域,近年来关于“软硬一体”还是“软硬解耦”的路线之争持续不断。OceanStor分布式存储Pacific系列的发布意味着华为在“软硬一体”的道路上走得更远更坚定,同时也宣告了在所谓软件定义时代,分布式存储的硬件复兴,必将把整个产业的创新推向一个新高度。

曾几何时,存储有别于通用服务器是个高门槛的产业,哪怕经历了三十年发展,专业存储厂商也屈指可数。正因其专业性,存储设备从诞生以来都是以专用设备的形态出现。后来随着分布式存储的发展,“软硬解耦”的概念开始出现,并被越来越多的提及、放大,甚至一度成为“政治正确”。

谷歌等互联网企业作为分布式存储的最初提出者和实践者,习惯于采购通用硬件,自己开发和维护软件,由此形成了分布式存储“软硬解耦”的 历史 事实。软件厂商看中了数字化转型下企业存储快速增长的市场空间,但因自身硬件能力的缺失,选择沿袭“软硬解耦”的模式以拉低进入门槛,成为企业市场上“软硬解耦”的推行者。芯片与服务器厂商则因“软硬解耦”将消耗大量服务器,同时带动对CPU的需求,作为主要受益者也乐于扩大“软硬解耦”的影响。

2019年底,中国移动集团总部的年度分布式块存储集采结果引发业界轰动。这家全球领先的电信运营商首次在大规模集采中倾向“软硬一体”模式,作为买方给其他客户提了个醒,“业务需求是本质,决定采购模式”。如今,华为再次推出顶尖的分布式存储专用硬件,则作为卖方给整个产业提了个醒,“脱离了硬件,软件定义只是空中楼阁”。

而分布式存储产业经过近十年的积累和洗礼,也到了回归本质、重新洗牌的时候——当踩了太多兼容性、性能、可维护性的“坑”后,市场自己会作出选择。实际上,就连始作俑者的互联网企业也都开始通过自研或并购尝试拥抱“软硬一体”,因为他们发现即使有着出众的软件能力也需要高性能的硬件来匹配。

可以预见,以OceanStor分布式存储Pacific系列的出现为分水线,分布式存储的硬件竞争力构建将日益成为主流。未来那些具备软、硬件和服务综合能力的厂商将会长期且更好地生存下去,只能提供纯软件的厂商则处境堪忧,亟需改变。

3. 介绍每级存储器的作用和特点

每级存储器的作用和特点:

二级缓存(L2 CACHE)是CPU(CPU)里边的多个缓冲存储器。它分里边和外部两种芯片:里边的芯片二级缓存运行速度与主频相同,而外部的二级缓存则仅有主频的一半。

由于一级缓存容量的限制,为了再次提高CPU的运算速度,在CPU外部放置一高速存储器,即二级缓存。

二级缓存工作主频比较灵活,能与CPU同频,也能不相同。CPU在读取数据时,先在一级缓存中寻找,再从二级缓存寻找,之后是内存,在后是外存储器。因此二级缓存对系统(System)的影响是不容忽视的。

存储器MAINmemory简称主存。是计算机的1个重要部件,其作用是存放指令和数据,并能由中央CPU(CPU)(CPU)直接随机存取。现代计算机是为了提高性能,又能兼顾合理的造价,往往采用多级存储体系。即由存储容量小,存取速度高的高速缓冲存储器,存储容量和存取速度适中的主存储器是必不成少的。

主存储器是按地址存放信息的,存取速度一般与地址无关。32位(比特)的地址最大能表达4GB的存储器地址。这样个对多数应用刚刚足够,但对于某些特大运算量的应用和特大型数据库已显得不够,从面对64位结构提出要要。

4. 计算机采用的三级存储结构是什么

计算机采用的三级存储结构是高速缓冲存储器,主存储器,辅助存储器。

对于通用计算机,存储层次至少具有三级:CPU寄存器,主存,辅存。较高档的计算机有细分为六层:寄存器,高速缓存,主存,磁盘缓存,磁盘。可移动存储介质。

(4)主存储痛点扩展阅读:

存储器层次越高访问速度越快,价格越昂贵。

1、主存储器,简称内存或主存,用于保存进程运行时的数据,也成为可执行存储器。CPU控制部件只能从主存储器中获得指令和数据,然后将他们装入内存。或者从寄存器存入主存。

2、寄存器,访问速度很快完全能与CPU协调工作,但价格十分昂贵。

2、高速缓存器:CPU访问一组特定的数据时,总是先查询在高速缓存中是否有需要的数据,若有则直接使用,否则从主存中读取信息。

3、磁盘缓存,因目前磁盘的IO速度远低于贮存的访问速度,因此将频繁使用的一部分磁盘数据和信息暂时存放在磁盘缓存中可减少访问磁盘的次数。磁盘缓存依托于固定磁盘。当需要运行或访问的时候,被调入主存。

5. 主流市场的6大存储技术有哪些特点

主流市场的6大存储技术特点如下:
1、掩膜rom,掩膜rom也称固定rom,它是由厂家编好程序,写入rom供用户使用,用户不能更改内部程序,其特点是价格便宜。
2、可编程的只读存储器prom,内容可由用户根据自己所编程序一次性写入,一旦写入只能读出,不能再进行更改,这类存储器现在也称为otp。
3、可改写的只读存储器eprom。前两种rom只能进行一次性写入,用户较少使用目前较为流行的rom芯片为eprom,内容可通过紫外线照射而彻底擦除。拆除后又可重新写入。
4、可电改写只读存储器eeprom可用电的方式写入和清除其内容,其编程电压和清除电压均与微机CPU的武威工作电压相同,不需另外加电压
5、随机存储器。
6、可现场改写的非易失性存储器。

6. 简要说明计算机中内存储器和外存储器的主要作用

1、内存储器
是运算器读取和存储数据的地方,配合运算器完成运算和控制。
又叫主存储器。
分为随机读写存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。
2、外存储器
外存储器用来存储大量数据、程序,断电后仍然可以保存。
常见的有:
软盘、硬盘、光盘、U盘以及磁带机等。

7. 大容量存储器的优缺点

大容量存储系统优于主存储器之处在于无挥发性和大的存储容量,并且在许多情况下,可以把存储介质从机器上拆卸下来,作为档案资料保存。
容量存储器的主要缺点是它们一般需要机械运动,与实现的全部是电子动作的计算机主存储器相比,它们就具有较长的响应时间。

8. 【操作系统】01--存储器的层次结构

操作系统存储器,如何对存储器进行有效的管理,直接影响着存储器的利用率和系统性能。

1、存储器的层次结构
2、程序的装入和链接
3、连续分配存储管理方式
4、分页存储管理方式
5、分段存储管理方式

内部碎片和外部碎片
逻辑地址和物理地址
内存分配策略
分页的地址变换,页表的使用
分页和分段的优缺点

1、存储的层次结构

这个图不怎么看的清,总体是三个部分:存储器的层次结构、程序的装入和链接、连续分配存储管理方式

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

(1)内存分配——为每个进程分配一定的内存空间
(2)地址映射——把程序中所用的相对地址转换成内存的物理地址
(3)内存保护——检查地址的合法性,防止越界访问
(4)内存扩充——解决“求大于供”的问题,采用虚拟存储技术

内存分配
内存分配的主要任务是:为每一道程序分配内存空间,使它们“各得其所”;当程序撤消时,则收回它占用的内存空间。分配时注意提高存储器的利用率。
地址映射
目标程序所访问的地址是逻辑地址集合的地址空间,而内存空间是内存中物理地址的集合,在多道程序环境下,这两者是不一致的,因此,存储管理必须提供地址映射功能,用于把程序地址空间中的逻辑地址转换为内存空间中对应的物理地址。
内存保护
内存保护的任务是确保每道程序都在自己的内存空间运行,互不干扰。保护系统程序区不被用户侵犯(有意或无意的),不允许用户程序读写不属于自己地址空间的数据(系统区地址空间,其他用户程序的地址空间)。
内存扩充
内存扩充的任务是从逻辑上来扩充内存容量,使用户认为系统所拥有的内存空间远比其实际的内存空间(硬件RAM)大的多。

【缓存都在其使用的工具之前,目的是为了减少访问次数】

2.1 主存储器

主存储器是计算机系统中的一个主要部件,用于保存进程运行时的程序和数据,CPU的控制部件只能从主存储器中取得指令和数据,数据能够从主存储器中读取并将他们装入到寄存器中,或者从寄存器存入到主存储器,CPU与外围设备交换的信息一般也依托于主存储器地址空间。但是,主存储器的访问速度远低于CPU执行指令的速度,于是引入了寄存机和告诉缓冲。

2.2 寄存器

寄存器访问速度最快,能与CPU协调工作,价格昂贵,容量不大,寄存器用于加速存储器的访问速度,如用寄存器存放操作数,或用作地址寄存器加快地址转换速度等。

2.3 高速缓存

高速缓存容量大于或远大于寄存器,但小于内存,访问速度高于主内存器,根据程序局部性原理,将主存中一些经常访问的信息存放在高速缓存中, 减少访问主存储器的次数 ,可大幅度提高程序执行速度。通常,进程的程序和数据存放在主存,每当使用时,被临时复制到高速缓存中,当CPU访问一组特定信息时,首先检查它是否在高速缓存中,如果已存在,则直接取出使用,否则,从主存中读取信息。有的计算机系统设置了两级或多级高速缓存,一级缓存速度最高,容量小,二级缓存容量稍大,速度稍慢。

2.4 磁盘缓存

磁盘的IO速度远低于对主存的访问速度,因此将频繁使用的一部分磁盘数据和信息暂时存放在磁盘缓存中, 可减少访问磁盘的次数, 磁盘缓存本身并不是一种实际存在的存储介质,它依托于固定磁盘,提供对主存储器空间的扩充,即利用主存中的存储空间,来暂存从磁盘中读出或写入的信息,主存可以看做是辅存的高速缓存,因为,辅存中的数据必须复制到主存方能使用,反之,数据也必须先存在主存中,才能输出到辅存。

主存储器简称 主存或内存 , 用于保存程序运行时的指令和数据.

寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件,它们可用来暂存指令、数据和 地址 .

通常, 处理机从指存中读出数据放入指令寄存器, 这一时间段我们称之为取指周期; 处理机从数存中读取数据放入数据寄存器, 再流入运算器, 这一时间段我们称之为执行周期.

高速缓存和磁盘缓存:

高速缓冲存储器是介于寄存器和存储器之间的存储器, 主要用于备份主存中较常用的数据, 用来减少处理机对主存储器的访问次数, 提高运行效率.

磁盘缓存主要用于暂时存放频繁使用的一部分磁盘数据和信息, 以减少访问磁盘的次数.