儲存系統知識

　　儲存系統是指計算機中由存放程式和資料的各種儲存裝置、控制部件及管理資訊排程的裝置***硬體***和演算法***軟體***所組成的系統。那麼你對儲存系統瞭解多少呢?以下是由小編整理關於的內容，希望大家喜歡!

　　儲存系統的介紹

　　計算機的主儲存器不能同時滿足存取速度快、儲存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儲存器，以最優的控制排程演算法和合理的成本，構成具有效能可接受的儲存系統。儲存系統的效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築在儲存程式概念的基礎上，訪存操作約佔中央處理器***CPU***時間的70%左右。②儲存管理與組織的好壞影響到整機效率。③現代的資訊處理，如影象處理、資料庫、知識庫、語音識別、多媒體等對儲存系統的要求很高。

　　儲存系統的沿革

　　計算機最初採用序列的延遲線儲存器，不久又用磁鼓儲存器。50年代中期，主要使用磁芯儲存器作為主存。60年代中期以後，半導體儲存器已取代磁芯儲存器。在邏輯結構上，並行儲存和從屬儲存器技術的採用提高了主存的供數速度，緩和了主存和高速的中央處理器速度不匹配的矛盾。1968年IBM- 360/85最早採用了高速緩衝儲存器——主儲存器結構。高速緩衝儲存器的存取週期與中央處理器主頻週期一樣，由硬體自動排程高速緩衝儲存器與主儲存器之間資訊的傳遞，使中央處理器對主儲存器的絕大部分存取操作，可以在中央處理器和高速緩衝儲存器之間進行。1970年，美國RCA公司研究成功虛擬儲存器系統。IBM公司於1972年在IBM370系統上全面採用了虛擬儲存技術。

　　由於科學計算和資料處理對儲存系統的要求越來越高，需要不斷改進已有的儲存技術，研究新型的儲存介質，改善儲存系統的結構和管理。大規模積體電路和磁碟依然是主要的儲存介質。利用新型材料製作大規模積體電路、大容量的聯想儲存器可大大提高速度，對於計算機系統和軟體都會發生影響。磁碟技術、光碟技術、約瑟夫遜結器件，以至研究新的儲存模型，都是計算機儲存系統發展的研究課題。此外還要進行新的儲存機制的研究。這方面的研究方向是：①由一維線性儲存發展到面向二叉樹儲存結構，提供更廣闊資料結構所需的動態儲存空間。②由單純的資料儲存發展到能融合影象、聲音、文字、資料等為一體的多維儲存系統。③由儲存精確的資料到能接收模糊資料的輸入。④面向物件的儲存管理的研究。⑤智慧儲存技術的研究，探索新的記憶原理，發明新的儲存器件，構造新的儲存系統。

　　儲存層次

　　在計算機系統中儲存層次可分為高速緩衝儲存器、主儲存器、輔助儲存器三級。高速緩衝儲存器用來改善主儲存器與中央處理器的速度匹配問題。輔助儲存器用於擴大儲存空間。

　　儲存映像

　　完成邏輯地址空間和實體地址空間之間的變換，並且合理地管理儲存系統資源。邏輯地址是指程式設計師編制的程式地址，由它構成邏輯地址空間。程式主儲存器中的實際地址稱為實體地址，由它構成實體地址空間。儲存映像基本上分為兩種情況：一種是邏輯地址空間小於實體地址空間，映像要求可以訪問所有的物理儲存器;另一種是邏輯地址空間大於實體地址空間，映像要確定每個邏輯地址實際所對應的實體地址。

　　儲存變換

　　最簡單的方法是採用基址編址。基址編址是將基址暫存器中的內容***程式基點***與邏輯地址相加，形成實體地址，然後訪問儲存器。

　　儲存保護

　　近代計算機系統資源為一同執行的多個使用者程式所共享。就主存來說，它同時存有多個使用者的程式和系統軟體。為使系統正常工作，必須防止由於一個使用者程式出錯而破壞同時存在主存內的系統軟體或其他使用者的程式，還須防止一個使用者程式不合法地訪問並非分配給它的主存區域。因此，儲存保護是多道程式和多處理機系統必不可少的部分。

　　主存保護是儲存保護的重要環節。主存保護一般有儲存區域保護和訪問方式保護。儲存區域保護可採用界限暫存器方式，由系統軟體經特權指令給定上、下界暫存器內容，從而劃定每個使用者程式的區域，禁止越界訪問。

　　界限暫存器方式只適用於每個使用者程式佔用一個或幾個連續的主存區域，而對於虛擬儲存器系統，由於一個使用者的各頁離散地分佈於主存內，就需要採用鍵式保護和環狀保護等方式。鍵式保護是由作業系統為每個儲存頁面規定儲存鍵，存取儲存器操作帶有訪問鍵，當兩鍵符合時才允許執行存取操作，從而保護別的程式區域不被侵犯，環狀保護是把系統程式和使用者程式按重要性分層，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式的保護。

　　主儲存器

　　存放指令和資料，並能由中央處理器直接隨機存取的儲存器，有時也稱操作儲存器或初級儲存器。主儲存器的特點是速度比輔助儲存器快，容量比高速緩衝儲存器大。

　　主儲存器被劃分成若干用於存放資料或指令的儲存單元。為了區分不同的儲存單元，給每一個儲存單元分配一個編號，這個編號稱為儲存單元的地址，因此主存是按地址存取資訊的。在主存中，以位元組作為編址單位，即一個儲存單元的長度為8個二進位制位。儲存單位的地址編號從0開始，順序加1 ，是一個無符號二進位制整數，一般用十六進位制數表示。

　　一般用隨機儲存器作主儲存器。存取資料的時間與資料所在儲存單元的地址無關。主儲存器工作時，首先由中央處理器將地址送至儲存器的地址暫存器並譯碼，同時接收由中央處理器發出的“讀”或“寫”命令。於是，儲存器就按照地址譯碼的輸出確定相應的儲存單元。如果是讀命令，則將儲存單元的程式碼讀出並送往程式碼緩衝暫存器，如果是寫命令，程式碼緩衝暫存器接收新程式碼，接著寫入儲存體。為了提高資料的處理速度，儲存器的讀∕寫操作往往按2個位元組、4個位元組、8個位元組、16個位元組作為一組同時讀出或寫入。主儲存器採用半導體儲存器件。儲存晶片是積體電路市場的支柱產品，主要採用MOS儲存器。容量大而速度低的外圍儲存器主要採用磁碟、光碟、磁帶等。

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