A. 主存储器带宽和总线带宽的区别是什么 计算公式为何会有区别
主存储器带宽是说的内存的吞吐量,也就是说内存能一次处理的数据宽度。
总线频率也就是前端总线频率。
公式是:总线的频率 * 位宽 /8 = 总线的带宽.
总线带宽是主板南北桥的数据传输速度,是数据在主板上每秒钟传送的信息量。
B. CPU,存储器,总线和输入,输出设备的技术指标是什么
http://www.pc173.com/info/1107.htm
1、主频,也就是CPU的时钟频率,简单地说也就是CPU的工作频率。一般说来,一个时钟周期完成的指令数是固定的,所以主频越高,CPU的速度也就越快了。不过由于各种CPU的内部结构也不尽相同,所以并不能完全用主频来概括CPU的性能。至于外频就是系统总线的工作频率;而倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数。用公式表示就是:主频=外频×倍频。
2、内存总线速度或者叫系统总线速度,一般等同于CPU的外频。内存总线的速度对整个系统性能来说很重要,由于内存速度的发展滞后于CPU的发展速度,为了缓解内存带来的瓶颈,所以出现了二级缓存,来协调两者之间的差异,而内存总线速度就是指CPU与二级(L2)高速缓存和内存之间的工作频率。
3、L1高速缓存,也就是我们经常说的一级高速缓存。在CPU里面内置了高速缓存可以提高CPU的运行效率。内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大,不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成,结构较复杂,在CPU管芯面积不能太大的情况下,L1级高速缓存的容量不可能做得太大。采用回写(WriteBack)结构的高速缓存。它对读和写操作均有可提供缓存。而采用写通(Write-through)结构的高速缓存,仅对读操作有效。在486以上的计算机中基本采用了回写式高速缓存。在目前流行的处理器中,奔腾Ⅲ和Celeron处理器拥有32KB的L1高速缓存,奔腾4为8KB,而AMD的Duron和Athlon处理器的L1高速缓存高达128KB。
4、L2高速缓存,指CPU第二层的高速缓存,第一个采用L2高速缓存的是奔腾Pro处理器,它的L2高速缓存和CPU运行在相同频率下的,但成本昂贵,市场生命很短,所以其后奔腾II的L2高速缓存运行在相当于CPU频率一半下的。接下来的Celeron处理器又使用了和CPU同速运行的L2高速缓存,现在流行的CPU,无论是AthlonXP和奔腾4,其L2高速缓存都是和CPU同速运行的。除了速度以外,L2高速缓存容量也会影响CPU的性能,原则是越大越好,现在家庭用CPU容量最大的是512KB,而服务器和工作站上用CPU的L2高速缓存更高达1MB-3MB。
5、流水线技术、超标量。流水线(pipeline)是Intel首次在486芯片中开始使用的。流水线的工作方式就象工业生产上的装配流水线。在CPU中由5~6个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线,然后将一条X86指令分成5~6步后再由这些电路单元分别执行,这样就能实现在一个CPU时钟周期完成一条指令,因此提高了CPU的运算速度。超流水线是指某型CPU内部的流水线超过通常的5~6步以上,例如奔腾4的流水线就长达20步。将流水线设计的步(级)数越多,其完成一条指令的速度越快,因此才能适应工作主频更高的CPU。超标量是指在一个时钟周期内CPU可以执行一条以上的指令。这在486或者以前的CPU上是很难想象的,只有奔腾级以上CPU才具有这种超标量结构;这是因为现代的CPU越来越多的采用了RISC技术,所以才会有超标量的CPU。
6、协处理器或者叫数学协处理器。在486以前的CPU里面,是没有内置协处理器的。由于协处理器主要的功能就是负责浮点运算,因此386、286、8088等等微机CPU的浮点运算性能都相当落后,自从486以后,CPU一般都内置了协处理器,协处理器的功能也不再局限于增强浮点运算。现在CPU的浮点单元(协处理器)往往对多媒体指令进行了优化。比如Intel的MMX技术,MMX是“多媒体扩展指令集”的缩写。MMX是Intel公司在1996年为增强奔腾CPU在音像、图形和通信应用方面而采取的新技术。为CPU新增加57条MMX指令,把处理多媒体的能力提高了60%左右。现在的CPU已经普遍内置了这些多媒体指令集,例如现在奔腾4内置了SSE2指令集,而AthlonXP则内置增强型的3DNow!指令集。
7、工作电压。工作电压指的也就是CPU正常工作所需的电压。早期CPU(386、486)由于工艺落后,它们的工作电压一般为5V(奔腾等是3.5V/3.3V/2.8V等),随着CPU的制造工艺与主频的提高,CPU的工作电压有逐步下降的趋势,Intel最新出品的Tualatin核心Celeron已经采用1.475V的工作电压了。低电压能解决耗电过大和发热过高的问题。这对于笔记本电脑尤其重要。
8、乱序执行和分枝预测,乱序执行是指CPU采用了允许将多条指令不按程序规定的顺序分开发送给各相应电路单元处理的技术。分枝是指程序运行时需要改变的节点。分枝有无条件分枝和有条件分枝,其中无条件分枝只需要CPU按指令顺序执行,而条件分枝则必须根据处理结果再决定程序运行方向是否改变,因此需要“分枝预测”技术处理的是条件分枝。
9、制造工艺,制造工艺虽然不会直接影响CPU的性能,但它可以可以极大地影响CPU的集成度和工作频率,制造工艺越精细,CPU可以达到的频率越高,集成的晶体管就可以更多。第一代奔腾CPU的制造工艺是0.35微米,最高达到266Mhz的频率,PII和赛扬是0.25微米,频率最高达到450Mhz。铜矿核心的奔腾Ⅲ制造工艺缩小到了0.18微米,最高频率达到1.13Ghz。最新Northwood核心的奔腾4CPU制造工艺达到0.13微米,目前频率已经达到2.4Ghz,估计达到3Ghz也没有问题。在明年,IntelCPU的制造工艺会达到0.09毫米。
建议分开来用网络搜即可,如:CPU技术指标
C. 数据总线和地址总线分别对CPU有什么影响有哪些因素决定了电脑支持内存的最大容量
硬盘看完下面这些资料,你就知道是怎么回事了。
缓存(Cache memory)是硬盘控制器上的一块内存芯片,具有极快的存取速度,它是硬盘内部存储和外界接口之间的缓冲器。由于硬盘的内部数据传输速度和外界接口传输速度不同,缓存在其中起到一个缓冲的作用。缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素,能够大幅度地提高硬盘整体性能。当硬盘存取零碎数据时需要不断地在硬盘与内存之间交换数据,如果有大缓存,则可以将那些零碎数据暂存在缓存中,减小外系统的负荷,也提高了数据的传输速度。
硬盘的缓存主要起三种作用:一是预读取。当硬盘受到CPU指令控制开始读取数据时,硬盘上的控制芯片会控制磁头把正在读取的簇的下一个或者几个簇中的数据读到缓存中(由于硬盘上数据存储时是比较连续的,所以读取命中率较高),当需要读取下一个或者几个簇中的数据的时候,硬盘则不需要再次读取数据,直接把缓存中的数据传输到内存中就可以了,由于缓存的速度远远高于磁头读写的速度,所以能够达到明显改善性能的目的;二是对写入动作进行缓存。当硬盘接到写入数据的指令之后,并不会马上将数据写入到盘片上,而是先暂时存储在缓存里,然后发送一个“数据已写入”的信号给系统,这时系统就会认为数据已经写入,并继续执行下面的工作,而硬盘则在空闲(不进行读取或写入的时候)时再将缓存中的数据写入到盘片上。虽然对于写入数据的性能有一定提升,但也不可避免地带来了安全隐患——如果数据还在缓存里的时候突然掉电,那么这些数据就会丢失。对于这个问题,硬盘厂商们自然也有解决办法:掉电时,磁头会借助惯性将缓存中的数据写入零磁道以外的暂存区域,等到下次启动时再将这些数据写入目的地;第三个作用就是临时存储最近访问过的数据。有时候,某些数据是会经常需要访问的,硬盘内部的缓存会将读取比较频繁的一些数据存储在缓存中,再次读取时就可以直接从缓存中直接传输。
缓存容量的大小不同品牌、不同型号的产品各不相同,早期的硬盘缓存基本都很小,只有几百KB,已无法满足用户的需求。2MB和8MB缓存是现今主流硬盘所采用,而在服务器或特殊应用领域中还有缓存容量更大的产品,甚至达到了16MB、64MB等。
大容量的缓存虽然可以在硬盘进行读写工作状态下,让更多的数据存储在缓存中,以提高硬盘的访问速度,但并不意味着缓存越大就越出众。缓存的应用存在一个算法的问题,即便缓存容量很大,而没有一个高效率的算法,那将导致应用中缓存数据的命中率偏低,无法有效发挥出大容量缓存的优势。算法是和缓存容量相辅相成,大容量的缓存需要更为有效率的算法,否则性能会大大折扣,从技术角度上说,高容量缓存的算法是直接影响到硬盘性能发挥的重要因素。更大容量缓存是未来硬盘发展的必然趋势。
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内部数据传输率
内部数据传输率(Internal Transfer Rate)是指硬盘磁头与缓存之间的数据传输率,简单的说就是硬盘将数据从盘片上读取出来,然后存储在缓存内的速度。内部传输率可以明确表现出硬盘的读写速度,它的高低才是评价一个硬盘整体性能的决定性因素,它是衡量硬盘性能的真正标准。有效地提高硬盘的内部传输率才能对磁盘子系统的性能有最直接、最明显的提升。目前各硬盘生产厂家努力提高硬盘的内部传输率,除了改进信号处理技术、提高转速以外,最主要的就是不断的提高单碟容量以提高线性密度。由于单碟容量越大的硬盘线性密度越高,磁头的寻道频率与移动距离可以相应的减少,从而减少了平均寻道时间,内部传输速率也就提高了。虽然硬盘技术发展的很快,但内部数据传输率还是在一个比较低(相对)的层次上,内部数据传输率低已经成为硬盘性能的最大瓶颈。目前主流的家用级硬盘,内部数据传输率基本还停留在70~90 MB/s左右,而且在连续工作时,这个数据会降到更低。
数据传输率的单位一般采用MB/s或Mbit/s,尤其在内部数据传输率上官方数据中更多的采用Mbit/s为单位。此处有必要讲解一下两个单位二者之间的差异:
MB/s的含义是兆字节每秒,Mbit/s的含义是兆比特每秒,前者是指每秒传输的字节数量,后者是指每秒传输的比特位数。MB/s中的B字母是Byte的含义,虽然与Mbit/s中的bit翻译一样,都是比特,也都是数据量度单位,但二者是完全不同的。Byte是字节数,bit是位数,在计算机中每八位为一字节,也就是1Byte=8bit,是1:8的对应关系。因此1MB/s等于8Mbit/s。因此在在书写单位时一定要注意B字母的大小写,尤其有些人还把Mbit/s简写为Mb/s,此时B字母的大小真可以称为失之毫厘,谬以千里。
上面这是一般情况下MB/s与Mbit/s的对应关系,但在硬盘的数据传输率上二者就不能用一般的MB和Mbit的换算关系(1B=8bit)来进行换算。比如某款产品官方标称的内部数据传输率为683Mbit/s,此时不能简单的认为683除以8得到85.375,就认为85MB/s是该硬盘的内部数据传输率。因为在683Mbit中还包含有许多bit(位)的辅助信息,不完全是硬盘传输的数据,简单的用8来换算,将无法得到真实的内部数据传输率数值。
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外部数据传输率
硬盘数据传输率的英文拼写为Data Transfer Rate,简称DTR。硬盘数据传输率表现出硬盘工作时数据传输速度,是硬盘工作性能的具体表现,它并不是一成不变的而是随着工作的具体情况而变化的。在读取硬盘不同磁道、不同扇区的数据;数据存放的是否连续等因素都会影响到硬盘数据传输率。因为这个数据的不确定性,所以厂商在标示硬盘参数时,更多是采用外部数据传输率(External Transfer Rate)和内部数据传输率(Internal Transfer Rate)。
外部数据传输率(External Transfer Rate),一般也称为突发数据传输或接口传输率。是指硬盘缓存和电脑系统之间的数据传输率,也就是计算机通过硬盘接口从缓存中将数据读出交给相应的控制器的速率。平常硬盘所采用的ATA66、ATA100、ATA133等接口,就是以硬盘的理论最大外部数据传输率来表示的。ATA100中的100就代表着这块硬盘的外部数据传输率理论最大值是100MB/s;ATA133则代表外部数据传输率理论最大值是133MB/s;而SATA接口的硬盘外部理论数据最大传输率可达150MB/s。这些只是硬盘理论上最大的外部数据传输率,在实际的日常工作中是无法达到这个数值的。
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转速
转速(Rotationl Speed),是硬盘内电机主轴的旋转速度,也就是硬盘盘片在一分钟内所能完成的最大转数。转速的快慢是标示硬盘档次的重要参数之一,它是决定硬盘内部传输率的关键因素之一,在很大程度上直接影响到硬盘的速度。硬盘的转速越快,硬盘寻找文件的速度也就越快,相对的硬盘的传输速度也就得到了提高。硬盘转速以每分钟多少转来表示,单位表示为RPM,RPM是Revolutions Per minute的缩写,是转/每分钟。RPM值越大,内部传输率就越快,访问时间就越短,硬盘的整体性能也就越好。
硬盘的主轴马达带动盘片高速旋转,产生浮力使磁头飘浮在盘片上方。要将所要存取资料的扇区带到磁头下方,转速越快,则等待时间也就越短。因此转速在很大程度上决定了硬盘的速度。
家用的普通硬盘的转速一般有5400rpm、7200rpm几种,高转速硬盘也是现在台式机用户的首选;而对于笔记本用户则是4200rpm、5400rpm为主,虽然已经有公司发布了7200rpm的笔记本硬盘,但在市场中还较为少见;服务器用户对硬盘性能要求最高,服务器中使用的SCSI硬盘转速基本都采用10000rpm,甚至还有15000rpm的,性能要超出家用产品很多。
较高的转速可缩短硬盘的平均寻道时间和实际读写时间,但随着硬盘转速的不断提高也带来了温度升高、电机主轴磨损加大、工作噪音增大等负面影响。笔记本硬盘转速低于台式机硬盘,一定程度上是受到这个因素的影响。笔记本内部空间狭小,笔记本硬盘的尺寸(2.5寸)也被设计的比台式机硬盘(3.5寸)小,转速提高造成的温度上升,对笔记本本身的散热性能提出了更高的要求;噪音变大,又必须采取必要的降噪措施,这些都对笔记本硬盘制造技术提出了更多的要求。同时转速的提高,而其它的维持不变,则意味着电机的功耗将增大,单位时间内消耗的电就越多,电池的工作时间缩短,这样笔记本的便携性就受到影响。所以笔记本硬盘一般都采用相对较低转速的4200rpm硬盘。
转速是随着硬盘电机的提高而改变的,现在液态轴承马达(Fluid dynamic bearing motors)已全面代替了传统的滚珠轴承马达。液态轴承马达通常是应用于精密机械工业上,它使用的是黏膜液油轴承,以油膜代替滚珠。这样可以避免金属面的直接磨擦,将噪声及温度被减至最低;同时油膜可有效吸收震动,使抗震能力得到提高;更可减少磨损,提高寿命。
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平均寻道时间
平均寻道时间的英文拼写是Average Seek Time,它是了解硬盘性能至关重要的参数之一。它是指硬盘在接收到系统指令后,磁头从开始移动到移动至数据所在的磁道所花费时间的平均值,它一定程度上体现硬盘读取数据的能力,是影响硬盘内部数据传输率的重要参数,单位为毫秒(ms)。不同品牌、不同型号的产品其平均寻道时间也不一样,但这个时间越低,则产品越好,现今主流的硬盘产品平均寻道时间都在在9ms左右。
平均寻道时间实际上是由转速、单碟容量等多个因素综合决定的一个参数。一般来说,硬盘的转速越高,其平均寻道时间就越低;单碟容量越大,其平均寻道时间就越低。当单盘片容量增大时,磁头的寻道动作和移动距离减少,从而使平均寻道时间减少,加快硬盘速度。当然处于市场定位以及噪音控制等方面的考虑,厂商也会人为的调整硬盘的平均寻道时间。
在硬盘上数据是分磁道、分簇存储的,经常的读写操作后,往往数据并不是连续排列在同一磁道上,所以磁头在读取数据时往往需要在磁道之间反复移动,因此平均寻道时间在数据传输中起着十分重要的作用。在读写大量的小文件时,平均寻道时间也起着至关重要的作用。在读写大文件或连续存储的大量数据时,平均寻道时间的优势则得不到体现,此时单碟容量的大小、转速、缓存就是较为重要的因素。
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磁头数
硬盘磁头是硬盘读取数据的关键部件,它的主要作用就是将存储在硬盘盘片上的磁信息转化为电信号向外传输,而它的工作原理则是利用特殊材料的电阻值会随着磁场变化的原理来读写盘片上的数据,磁头的好坏在很大程度上决定着硬盘盘片的存储密度。目前比较常用的是GMR(Giant Magneto Resisive)巨磁阻磁头,GMR磁头的使用了磁阻效应更好的材料和多层薄膜结构,这比以前的传统磁头和MR(Magneto Resisive)磁阻磁头更为敏感,相对的磁场变化能引起来大的电阻值变化,从而实现更高的存储密度 。
磁头是硬盘中对盘片进行读写工作的工具,是硬盘中最精密的部位之一。磁头是用线圈缠绕在磁芯上制成的。硬盘在工作时,磁头通过感应旋转的盘片上磁场的变化来读取数据;通过改变盘片上的磁场来写入数据。为避免磁头和盘片的磨损,在工作状态时,磁头悬浮在高速转动的盘片上方,而不与盘片直接接触,只有在电源关闭之后,磁头会自动回到在盘片上的固定位置(称为着陆区,此处盘片并不存储数据,是盘片的起始位置)。
由于磁头工作的性质,对其磁感应敏感度和精密度的要求都非常高。早先的磁头采用铁磁性物质,在磁感应敏感度上不是很理想,因此早期的硬盘单碟容量都比较低,单碟容量大则盘片上磁道密度大,磁头感应程度不够,就无法准确读出数据。这就造成早期的硬盘容量都很有限。随着技术的发展,磁头在磁感应敏感度和精密度方面都有了长足的进步。
最初磁头是读、写功能一起的,这对磁头的制造工艺、技术都要求很高,而对于个人电脑来说,在与硬盘交换数据的过程中,读取数据远远快于写入数据,读、写操作二者的特性也完全不同,这也就导致了读、写分离的磁头,二者分别工作、各不干扰。
薄膜感应(TEI)磁头
在1990年至1995年间,硬盘采用TFI读/写技术。TFI磁头实际上是绕线的磁芯。盘片在绕线的磁芯下通过时会在磁头上产生感应电压。TFI读磁头之所以会达到它的能力极限,是因为在提高磁灵敏度的同时,它的写能力却减弱了。
各向异性磁阻(AMR)磁头
AMR(Anisotropic Magneto Resistive)90年代中期,希捷公司推出了使用AMR磁头的硬盘。AMR磁头使用TFI磁头来完成写操作,但用薄条的磁性材料来作为读元件。在有磁场存在的情况下,薄条的电阻会随磁场而变化,进而产生很强的信号。硬盘译解由于磁场极性变化而引起的薄条电阻变化,提高了读灵敏度。AMR磁头进一步提高了面密度,而且减少了元器件数量。由于AMR薄膜的电阻变化量有一定的限度,AMR技术最大可以支持3.3GB/平方英寸的记录密度,所以AMR磁头的灵敏度也存在极限。这导致了GMR磁头的研发。
GMR(Giant Magneto Resistive,巨磁阻)
GMR磁头继承了TFI磁头和AMR磁头中采用的读/写技术。但它的读磁头对于磁盘上的磁性变化表现出更高的灵敏度。GMR磁头是由4层导电材料和磁性材料薄膜构成的:一个传感层、一个非导电中介层、一个磁性的栓层和一个交换层。GMR传感器的灵敏度比AMR磁头大3倍,所以能够提高盘片的密度和性能。
硬盘的磁头数取决于硬盘中的盘片数,盘片正反两面都存储着数据,所以一个盘片对应两个磁头才能正常工作。比如总容量80GB的硬盘,采用单碟容量80GB的盘片,那只有一张盘片,该盘片正反面都有数据,则对应两个磁头;而同样总容量120GB的硬盘,采用二张盘片,则只有三个磁头,其中一张盘片的一面没有磁头。
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硬盘及磁盘阵列常用技术术语
Ø 硬盘的转速(Rotational Speed):也就是硬盘电机主轴的转速,转速是决定硬盘内部传输率的关键因素之一,它的快慢在很大程度上影响了硬盘的速度,同时转速的快慢也是区分硬盘档次的重要标志之一。 硬盘的主轴马达带动盘片高速旋转,产生浮力使磁头飘浮在盘片上方。要将所要存取资料的扇区带到磁头下方,转速越快,等待时间也就越短。因此转速在很大程度上决定了硬盘的速度。目前市场上常见的硬盘转速一般有5400rpm、7200rpm、甚至10000rpm。理论上,转速越快越好。因为较高的转速可缩短硬盘的平均寻道时间和实际读写时间。可是转速越快发热量越大,不利于散热。现在的主流硬盘转速一般为7200rpm以上。
Ø 平均寻道时间(Average seek time):指硬盘在盘面上移动读写头至指定磁道寻找相应目标数据所用的时间,它描述硬盘读取数据的能力,单位为毫秒。当单盘片容量增大时,磁头的寻道动作和移动距离减少,从而使平均寻道时间减少,加快硬盘速度。目前市场上主流硬盘的平均寻道时间一般在9ms以下,大于10ms的硬盘属于较早的产品,一般不值得购买。�
Ø 平�狈�奔?Average latency time):指当磁头移动到数据所在的磁道后,然后等待所要的数据块继续转动到磁头下的时间,一般在2ms-6ms之间。
Ø 平均访问时间(Average access time):指磁头找到指定数据的平均时间,通常是平均寻道时间和平均潜伏时间之和。平均访问时间最能够代表硬盘找到某一数据所用的时间,越短的平均访问时间越好,一般在11ms-18ms之间。注意:现在不少硬盘广告之中所说的平均访问时间大部分都是用平均寻道时间所代替的。�
Ø 突发数据传输率(Burst data transfer rate):指的是电脑通过数据总线从硬盘内部缓存区中所读取数据的最高速率。也叫外部数据传输率(External data transfer rate)。目前采用UDMA/66技术的硬盘的外部传输率已经达到了66.6MB/s。�
Ø 最大内部数据传输率(Internal data transfer rate):指磁头至硬盘缓存间的最大数据传输率,一般取决于硬盘的盘片转速和盘片数据线密度(指同一磁道上的数据间隔度)。也叫持续数据传输率(sustained transfer rate)。一般采用UDMA/66技术的硬盘的内部传输率也不过25-30MB/s,只有极少数产品超过30MB/s,由于内部数据传输率才是系统真正的瓶颈,因此大家在购买时要分清这两个概念。不过一般来讲,硬盘的转速相同时,单碟容量大的内
部传输率高;在单碟容量相同时,转速高的硬盘的内部传输率高。�
Ø 自动检测分析及报告技术(Self-Monitoring Analysis and Report Technology,简称S.M.A.R.T): 现在出厂的硬盘基本上都支持S.M.A.R.T技术。这种技术可以对硬盘的磁头单元、盘片电机驱动系统、硬盘内部电路以及盘片表面媒介材料等进行监测,当S.M.A.R.T监测并分析出硬盘可能出现问题时会及时向用户报警以避免电脑数据受到损失。S.M.A.R.T技术必须在主板支持的前提下才能发生作用,而且S.M.A.R.T技术也不能保证能预报出所有可能发生的硬盘故障。
Ø 磁阻磁头技术MR(Magneto-Resistive Head):MR(MAGNETO-RESITIVEHEAD)即磁阻磁头的简称。MR技术可以更高的实际记录密度、记录数据,从而增加硬盘容量,提高数据吞吐率。目前的MR技术已有几代产品。MAXTOR的钻石三代/四代等均采用了最新的MR技术。磁阻磁头的工作原理是基于磁阻效应来工作的,其核心是一小片金属材料,其电阻随磁场变化而变化,虽然其变化率不足2%,但因为磁阻元件连着一个非常灵敏的放大器,所以可测出该微小的电阻变化。MR技术可使硬盘容量提高40%以上。GMR(GiantMagnetoresistive)巨磁阻磁头GMR磁头与MR磁头一样,是利用特殊材料的电阻值随磁场变化的原理来读取盘片上的数据,但是GMR磁头使用了磁阻效应更好的材料和多层薄膜结构,比MR磁头更为敏感,相同的磁场变化能引起更大的电阻值变化,从而可以实现更高的存储密度,现有的MR磁头能够达到的盘片密度为3Gbit-5Gbit/in2(千兆位每平方英寸),而GMR磁头可以达到10Gbit-40Gbit/in2以上。目前GMR磁头已经处于成熟推广期,在今后的数年中,它将会逐步取代MR磁头,成为最流行的磁头技术。
Ø 缓存:缓存是硬盘与外部总线交换数据的场所。硬盘的读数据的过程是将磁信号转化为电信号后,通过缓存一次次地填充与清空,再填充,再清空,一步步按照PCI总线的周期送出,可见,缓存的作用是相当重要的。在接口技术已经发展到一个相对成熟的阶段的时候,缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素。目前主流硬盘的缓存主要有512KB和2MB等几种。其类型一般是EDO DRAM或SDRAM,目前一般以SDRAM为主。根据写入方式的不同,有写通式和回写式两种。写通式在读硬盘数据时,系统先检查请求指令,看看所要的数据是否在缓存中,如果在的话就由缓存送出响应的数据,这个过程称为命中。这样系统就不必访问硬盘中的数据,由于SDRAM的速度比磁介质快很多,因此也就加快了数据传输的速度。回写式就是在写入硬盘数据时也在缓存中找,如果找到就由缓存就数据写入盘中,现
在的多数硬盘都是采用的回写式硬盘,这样就大大提高了性能。
Ø 连续无故障时间(MTBF):指硬盘从开始运行到出现故障的最长时间。一般硬盘的MTBF至少在30000或40000小时。�
Ø 部分响应完全匹配技术PRML(Partial Response Maximum Likelihood):它能使盘片存储更多的信息,同时可以有效地提高数据的读取和数据传输率。是当前应用于硬盘数据读取通道中的先进技术之一。PRML技术是将硬盘数据读取电路分成两段“操作流水线”,流水线第一段将磁头读取的信号进行数字化处理然后只选取部分“标准”信号移交第二段继续处理,第二段将所接收的信号与PRML芯片预置信号模型进行对比,然后选取差异最小的信号进行组合后输出以完成数据的读取过程。PRML技术可以降低硬盘读取数据的错误率,因此可以进一步提高磁盘数据密集度。�
Ø 单磁道时间(Single track seek time):指磁头从一磁道转移至另一磁道所用的时间。�
Ø 超级数字信号处理器(Ultra DSP)技术:应用Ultra DSP进行数学运算,其速度较一般CPU快10到50倍。采用Ultra DSP技术,单个的DSP芯片可以同时提供处理器及驱动接口的双重功能,以减少其它电子元件的使用,可大幅度地提高硬盘的速度和可靠性。接口技术可以极大地提高硬盘的最大外部传输率,最大的益处在于可以把数据从硬盘直接传输到主内存而不占用更多的CPU资源,提高系统性能。�
Ø 硬盘表面温度:指硬盘工作时产生的温度使硬盘密封壳温度上升情况。硬盘工作时产生的温度过高将影响薄膜式磁头(包括MR磁头)的数据读取灵敏度,因此硬盘工作表面温度较低的硬盘有更好的数据读、写稳定性。
Ø 全程访问时间(Max full seek time):指磁头开始移动直到最后找到所需要的数据块所用的全部时间。
Ø 硬盘镜像(Disk Mirroring):硬盘镜像最简单的形式是,一个主机控制器带二个互为镜像的硬盘。数据同时写入二个硬盘,二个硬盘上的数据完全相同,因此一个硬盘故障时,另一个硬盘可提供数据。
Ø 硬盘数据跨盘(Disk Spanning):利用这种技术,几个硬盘看上去像一个大硬盘;这个虚拟盘可以把数据跨盘存储在不同的物理盘上,用户不需要关心哪个盘上存有他需要的数据
Ø 硬盘数据分段(Disk striping):数据分散存储在几个盘上。数据的第一段放在盘0,第2段放在盘1,……直到达到硬盘链中的最后一个盘,然后下一个逻辑段放在硬盘0,再下一
个逻辑段放在盘1,……如此循环直至完成写操作。
Ø 双控(Duplexing):这里指的是用二个控制器来驱动一个硬盘子系统。一个控制器发生故障,另一个控制器马上控制硬盘操作。此外,如果编写恰当的控制器软件,可实现不同的硬盘驱动器同时工作。
Ø 容错:(Fault Tolerant):具有容错功能的机器有抗故障的能力。例如RAID 1镜像系统是容错的,镜像盘中的一个出故障,硬盘子系统仍能正常工作。
Ø 主机控制器(Host Adapter):这里指的是使主机和外设进行数据交换的控制部件(如SCSI控制器)
Ø 热修复(Hot Fix):指用一个硬盘热备份来替换发生故障的硬盘。要注意故障盘并不是真正地被物理替换了。用作热备份的盘被加载上故障盘原来的数据,然后系统恢复工作。
Ø 热补(Hot Patch):具有硬盘热备份,可随时替换故障盘的系统。
Ø 热备份(Hot Spare):与CPU系统电连接的硬盘,它能替换下系统中的故障盘。与冷备份的区别是,冷备份盘平时与机器不相连接,硬盘故障时才换下故障盘。
Ø 平均数据丢失时间(MTBDL – Mean Time Between Data Loss):发生数据丢失的事件间的平均时间。
Ø 平均无故障工作时间(MTBF – Mean Time Between Failure 或 MTIF):设备平均无故障运行时间。
Ø 廉价冗余磁盘阵列(RAID – Rendant Array of Inexpensive Drives):一种将多个廉价硬盘组合成快速,有容错功能的硬盘子系统的技术。
Ø 系统重建(Reconstruction or Rebuild):一个硬盘发生故障后,从其他正确的硬盘数据和奇偶信息恢复故障盘数据的过程。
Ø 恢复时间(Reconstruction Time):为故障盘重建数据所需要的时间。
Ø 单个大容量硬盘(SED – Singe Expensive Drive)
Ø 传输速率(Transfer Rate):指在不同条件下存取数据的速度。
Ø 虚拟盘(Virtual Disk):与虚拟存储器类似,虚拟盘是一个概念盘,用户不必关心他的数据写在哪个物理盘上。虚拟盘一般跨越几个物理盘。但用户看到的只是一个盘。
Ø 热插拔(Hot Swap):指在不宕机制情况下,在线更换设备。
Ø DAS (direct access storage device)直接访问存储设备
Ø NAS (Network Attached Storage)网络附加存储设备
Ø SAN (Storage Area Networks)存储区域网
D. CPU的地址总线和数据总线与计算机的性能各有什么关系
总线可分成CPU总线,存储器总线,I/O通道总线和外围接口总线四个层次。每个层次的总线又分为地址总线、控制总线、数据总线等三种。地址总线和控制总线上的信号是由执行总线操作的主设备产生的,CPU和DMA控制器都有权控制总线。数据总线是为各部件之间提供数据传送的通路。只有在控制总线和地址总线的作用下,数据总线才有意义。
E. iscsi、cifs、nfs在存储上的区别。
iscsi、cifs、nfs区别为:对象不同、环境不同、方式不同。
一、对象不同
1、iscsi:iscsi是针对数据块存储的。
2、cifs:cifs是针对共享文件存储的。
3、nfs:nfs是针对共享文件存储的。
二、环境不同
1、iscsi:iscsi主要应用在Windows环境下,适用于TCP/IP通讯协议。
2、cifs:cifs主要应用在NT/Windows环境下。
3、nfs:nfs主要应用在UNIX环境下,广泛应用在FreeBSD、SCO、Solaris等等异构操作系统平台。
三、方式不同
1、iscsi:iscsi并不能用于在磁盘中存储和管理数据,是通过TCP/IP网络传输文件时的文件组织格式和数据传输方式。
2、cifs:cifs让协议运行于TCP/IP通信协议之上,让Unix计算机可以在网络邻居上被Windows计算机看到,并进一步传递存储数据。
3、nfs:nfs能够支持在不同类型的系统之间通过网络进行文件共享存储。
F. 总线结构对计算机性能的影响
总线结构对计算机系统性能的影响
在一个计算机系统中,采用哪种总线结构,往往对计算机系统的性能有很大影响.下面从三个方面来讨论这种影响.
最大存储容量 初看起来,一个计算机系统的最大存储容量似乎与总线无关,但实际上总线结构对最大存储容量也会产生一定的影响.例如在单总线系统中,对主存和外设进行存取的差别,仅仅在于出现在总线上的地址不同,为此必须为外围设备保留某些地址.由于某些地址必须用于外围设备,所以在单总线系统中,最大主存容量必须小于由计算机字长所决定的可能的地址总数.
在双总线系统中,对主存和外设进行存取的判断是利用各自的指令操作码.由于主存地址和外设地址出现于不同的总线上,所以存储容量不会受到外围设备多少的影响.
指令系统
在双总线系统中,CPU对存储总线和系统总线必须有不同的指令系统,这是因为操作码规定了要使用哪一条总线,所以在双总线系统中,访存操作和输入/输出操作各有不同的指令.
另一方面,在单总线系统中,访问主存和1/O传送可使用相同的操作码,或者说使用相同的指令,但它们使用不同的地址.
吞吐量
计算机系统的吞吐量是指流入,处理和流出系统的信息的速率.它取决于信息能够多快地输入内存,CPU能够多快地取指令,数据能够多快地从内存取出或存入,以及所得结果能够多快地从内存送给一台外围设备.这些步骤中的每一步都关系到主存,因此,系统吞吐量主要取决于主存的存取周期.
由于上述原因,采用双端口存储器可以增加主存的有效速度.
早期总线的内部结构如图6.4所示,它实际上是处理器芯片引脚的延伸,是处理器与I/O设备适配器的通道.这种简单的总线一般也由50——100条线组成,这些线按其功能可以分为三类:地址线,数据线和控制线.地址线是单向的,用来传送主存和设备的地址;数据线是双向的,用来传送数据;控制线对每一根来说是单向的(CPU发向接口或接口发向CPU),用来指明数据传送的方向(存储器读,存储器写,I/O读,I/O写),中断控制(请求,识别)和定时控制等.
简单总线结构的不足之处在于:第一,CPU是总线的唯一控制者.即使后来增加了具有简单仲裁逻辑的DMA控制器以支持DMA传送,但仍不能满足多CPU环境的要求.第二,总线信号是CPU引脚信号的延伸,故总线结构紧密与CPU相关,通用性差.
当代流行的总线内部结构如下页图所示,___它是一些标准总线,追求与结构,CPU,技术无关的开发标准,并满足包括多个CPU在内的主控者环境需求.
在当代总线结构中,CPU和它私有的cache一起作为一个模块与总线相连.系统中允许有多个这样的处理器模块.而总线控制器完成几个总线请求者之间的协调与仲裁.
整个总线分成如下四部分:
1 数据传送总线: 由地址线,数据线,控制线组成. �
2 仲裁总线: 包括总线请求线和总线授权线.
3 中断和同步总线:用于处理带优先级的中断操作,包括中断请求线和中断认可线.�
4 公用线: 包括时钟信号线,电源线,地线,系统复位线以及加电或断电的时序信号线等.
6.1.5 总线结构实例
大多数计算机采用了分层次的多总线结构.在这种结构中,速度差异较大的设备模块使用不同速度的总线,而速度相近的设备模块使用同一类总线.显然,这种结构的优点不仅解决了总线负载过重的问题,而且使总线设计简单,并能充分发挥每类总线的效盲目.
图6.6是Pentium计算机主板的总线结构框图(见演示图6.6).可以看出,它是一个三层次的多总线结构,即有CPU总线,PCI总线和ISA总线.
CPU总线 也称CPU-存储器总线,它是一个64位数据线和32位地址线的同步总线.总线时钟频率为66.6MHZ(或60MHZ),CPU内部时钟是此时钟频率的倍频. 此总线可连接4—128MB的主存.主存扩充容量是以内存条形式插入主板有关插座来实现的.CPU总线还接有L2级cache.主存控制器和cache控制器芯片用来管理CPU对主存和.ache的存取操作.CPU是这条总线的主控者,但必要时可放弃总线控制权.从传统的观点看,可以把CPU总线看成是CPU引脚信号的延伸.
PCI总钱 用于连接高速的 1/O设备模块,如图形显示器适配器,网络接口控制器,硬盘控制器等.通过"桥"芯片,上面与更高速的CPU总线相连,下面与低速的ISA总线相接.PCI总线是一个32(或64位)的同步总线,32位(或64位)数据/地址线是同一组线,分时复用.总线时钟频率为33.3MHZ,总线带宽是132MB/s. PCI总线采用集中式仲裁方式,有专用的PCI总线仲裁器.主板上一般有3个PCI总线扩充槽.
ISA总线 Pentium机使用该总线与低速 1/O设备连接.主板上一般留有 3-4个ISA总线扩充槽,以便使用各种16位/8位适配器卡.该总线支持7个DMA通道和15级可屏蔽硬件中断.另外,ISA总线控制逻辑还通过主板上的片级总线与实时钟/日历,ROM,键盘和鼠标控制器(8042微处理器)等芯片相连接.
我们看到,CPU总线,PCI总线,ISA总线通过两个"桥"芯片连成整体.桥芯片在此起到了信号速度缓冲,电平转换和控制协议的转换作用.有的资料将CPU总线-PCI总线的桥称为北桥,将PCI总线-ISA总线的桥称为南桥.通过桥将两类不同的总线粘合在一起的技术特别适合于系统的升级代换.这样,每当CPU芯片升级时只需改变CPU总线和北桥芯片,全部原有的外围设备可自动继续工作.
_ Pentium个人机总线系统中有一个核心逻辑芯片组,简称PCI芯片组,它包括主存控制器和cache控制芯片,北桥芯片和南桥芯片.这个芯片组叫Intel430系列,440系列,他们在系统中起者字关重要的作用.
G. 什么是iSCsi
iSCSI:Internet小型计算机系统接口(iSCSI:)。
iSCSI(InternetSCSI)是2003年IETF(InternetEngineeringTaskForce,互联网工程任务组)制订的一项标准,用于将SCSI数据块映射成以太网数据包。
iSCSI(SmallComputerSystemInterface)是块数据传输协议,在存储行业广泛应用,是存储设备最基本的标准协议。从根本上说,iSCSI协议是一种利用IP网络来传输潜伏时间短的SCSI数据块的方法,ISCSI使用以太网协议传送SCSI命令、响应和数据。
ISCSI可以用我们已经熟悉和每天都在使用的以太网来构建IP存储局域网。通过这种方法,ISCSI克服了直接连接存储的局限性,使我们可以跨不同服务器共享存储资源,并可以在不停机状态下扩充存储容量。
(7)本地存储性能和总线扩展阅读
存储单位是一种计量单位。指在某一领域以一个特定量,或标准做为一个记录(计数)点。再以此点的某个倍数再去定义另一个点,而这个点的代名词就是计数单位或存储单位。如卡车的载重量是吨,也就是这辆卡车能存储货物的数量,吨就是它的单位量词。
二进制序列用以表示计算机、电子信息数据容量的量纲,基本单位为字节B,字节向上分别为KB、MB、GB、TB,每级为前一级的1024倍,比如1KB=1024B,1M=1024KB。
参考资料
存储单位-网络