存儲器系統
主存儲器
存儲器是計算機系統中的記憶設備，用來存放程序和數據。
計算機中全部的信息，包括輸入的原始數據、計算機程序、中間運行結果和最終運行結果都保存在存儲器中。


存儲器分為：
*寄存器
*Cache（高速緩沖存儲器）
*主存儲器
*輔存儲器


一、存儲器的存取方式
存取方式讀/寫裝置數據塊標志訪問特性代表


1、順序存取共享讀/寫裝置無特定線性順序磁盤
2.直接存取共享讀/寫裝置數據分塊。每塊一個唯一標志可以直接移到特定數據塊磁盤
3.隨機存取每個可尋址單元專有讀/寫裝置每個可尋址單元均有一個唯一地址隨時訪問任何一個存儲單元主存儲器
4.相聯存取（屬隨機存取）每個可尋址單元專用讀/寫裝置每個可尋址單元均有一個唯一地址根據內容而分地址來選擇讀寫點Cache


二、存儲器的性能
*存取時間：對于隨機存取而言，就是完成一次讀/寫所花的時間；對非隨機存取，就是將讀/寫裝置移動到目的位置所花的時間。
*存儲器帶寬：每秒能訪問的位數。通常存儲器周期是納秒級（ns）。計算公式是：1/存儲器周期x每周期可訪問的字節數。
例如：存儲器周期是200ns，每個周期可訪問4B，則帶寬=1s/200ns x (4B x 8) = 160Mbps。
*數據傳輸率：每秒輸入/輸出的數據位數。
對于隨機存取而言，傳輸率R=1/存儲器周期


三、主存儲器
（1）主存儲器的種類
1.RAM：隨機存儲器，可讀/寫，只能暫存數據，斷點后數據丟失。
>SRAM：靜態隨機存儲器，在不斷電時信息能夠一直保持，讀寫速度快，生成成本高，多用于容量較小的高速緩沖存儲器。
>DRAM：動態隨機存儲器，需要定時刷新以維持信息不丟失，讀寫速度較慢，集成度高，生產成本低，多用于容量較大的主存儲器。


2.ROM：只讀存儲器，出廠前用掩膜技術寫入，常用于存放BIOS和微程序控制。
3.PROM：可編程ROM，只能夠一次寫入，需用特殊電子設備進行寫入。
4.EPROM：可擦除的PROM，用某種方法可擦去信息，可寫入多次。
5.E的2次方PROM：電可擦除EPROM，可以寫入，但速度慢。
6.閃存存儲器（Flash Memory）：其特性介于EPROM和E的2次方PROM之間。但不能進行字節級別的刪除操作。
7.CAM（相聯存儲器）：CAM是一種特殊的存儲器，是一種基于數據內容進行訪問的存儲設備。其速度比基于地址進行讀寫的方式要快。




輔助存儲器
一、磁帶
磁帶是一種順序存取的設備
特點：存儲容量大，價格便宜。適合數據的備份存儲。


二、磁盤


三、RAID （獨立磁盤冗余陣列）
把多個相對便宜的磁盤組合起來，成為一個磁盤組，配合數據分散排列的設計，提升數據的安全性和整個磁盤系統效能。


*利用多個磁盤來提高數據傳輸率；
*通過數據冗余與校驗實現可靠性。


RAID應用和主要技術：分塊技術、交叉技術和重聚技術。


（1）RAID 0級（無冗余和無校驗的數據分塊）
RAID 0原理是把連續的數據分散到多個磁盤上存取，數據請求被多個磁盤并行執行，每個磁盤執行屬于自己的那部分數據請求。
這種數據上的并行操作充分利用總線的帶寬，顯著提高磁盤整體存取性能。


*優點：具有最高的I/O性能和最高的磁盤空間利用率，易管理。
*缺點：不提供數據冗余，一旦數據損壞，損壞的數據將無法得到恢復。


RAID 0特別適用于對性能要求較高，對數據安全要求低的領域，
如圖形工作站等。對于個人用戶，也是提高硬盤存儲性能的絕佳選擇。




（2）RAID 1級（磁盤鏡像陣列）
由磁盤對組成，每個工作盤都有其對應的鏡像盤，上面保存著與工作盤完全相同的數據拷貝，具有最高的安全性，但磁盤空間利用率只有50%。RAID 1主要用于存放系統軟件、數據及其他重要文件。


（3）RAID 2級（采用糾錯海明碼的磁盤陣列）
RAID 2 采用海明碼糾錯技術，用戶增加校驗盤來提供糾錯和驗錯功能，磁盤驅動器組中的第1個、第2個、第4個......第2的n次方個磁盤驅動器是專門的校驗盤，用于校驗和糾錯，其余的用于存放數據。
RAID 2最少是要三臺磁盤驅動器方能運作。


（4）RAID 3級（采用帶奇偶校驗碼的并行傳送）
RAID 3把數據分成多個“塊”，按照奇偶校驗算法存放在N+1個硬盤上，實際數據占用的有效空間為N個硬盤的空間總和，第N+1個硬盤上存儲的數據是校驗容錯信息。


當N+1個硬盤中的第一個硬盤出現故障時，從其他N個硬盤中可以恢復原始數據。所以RAID 3，安全性可以得到保證。
RAID 3比較適合大文件類型且安全性要求較高的應用，如視頻編輯、硬盤播放機和大型數據庫等。


（5）RAID 4級（帶奇偶校驗碼的獨立磁盤結構）
RAID 4和RAID 3很像，不同的是，它對數據的訪問是按數據塊進行的（一個數據塊是一個完整的數據集合，比如一個文件就是一個典型是數據塊。衣蛾數據塊存儲在一個磁盤上），也就是按磁盤進行的，每次是一個盤。RAID 4使用一塊磁盤作為奇偶校驗盤，每次寫操作都需要訪問奇偶盤，這時奇偶校驗盤成為寫操作的瓶頸。


（6）RAID 5級（無獨立校驗盤的奇偶校驗碼磁盤陣列）
RAID 5把數據和奇偶校驗信息存儲到組成RAID 5的各個磁盤上，并且奇偶校驗信息和相對應的數據分別存儲于不同的磁盤上。
當RAID 5的一個磁盤數據損壞后，利用剩下的數據和相應的奇偶校驗信息去恢復被損壞的數據。
RAID 5磁盤空間利用率較高：(N - 1) / N


RAID 4 和 RAID 5使用了獨立存取技術，陣列中每一個磁盤都相互獨立地操作，所以I/O請求可以并行處理。該技術非常適合于I/O請求率高的應用，不太適用于要求高的數據傳輸率的應用。


（7）RAID 6級（具有獨立的數據硬盤與兩個獨立的分布式校驗方案）
RAID 6技術是在RAID 5基礎上，為了進一步加強數據保護而設計的一種RAID方式，是一種擴展RAID 5等級。
與RAID 5的不同之處：除了每個硬盤上都有同級數據XOR校驗區外，還有一個針對每個數據塊的XOR校驗區。當前盤數據塊的校驗數據不是存在當前盤而是交錯存儲的，每個數據塊有了兩個校驗保護，所以RAID 6的數據冗余性能相當好。
但是，由于增加了一個校驗，所以寫入的效率較RAID 5還差，而且控制系統的設計也更為復雜，第二塊的校驗區也減少了有效存儲空間。


（8）RAID 10級
把RAID 0 和 RAID 1 技術結合起來，即RAID 0+1是磁盤分段及鏡像的結合，結合了RAID 0及RAID 1的優點。
它采用兩組RAID 0的磁盤陣列互為鏡像，也就是它們之間又成為一個RAID 1陣列。

轉載于:https://www.cnblogs.com/changemax/p/10015090.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的****** 三十三 ******、软设笔记【存储器系统】-主存储器、辅存储器的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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