㈠ 关于计算机组成原理的交叉存储器问题
低位交叉多体并行存储器的特点 :每个模块都有相同的容量和存取速度。其实就是从每个模块读取一个字是并行的,而从一个模块继续读取下一个字,才有时间间隔,这也就是为什么它的带宽比顺序存取大。总而言之,模块间并行,模块内部串行。
㈡ 做磁盘阵列有什么好处
RendanArrayofInexpensiveDisk,简称RAID技术。
现在已基本得到公认的有下面八种系列。
1.RAID0(0级盘阵列)
RAID0又称数据分块,即把数据分布在多个盘上,没有容错措施。其容量和数据传输率是单机容量的N倍,N为构成盘阵列的磁盘机的总数,I/O传输速率高,但平均无故障时间MTTF(MeanTimeToFailure)只有单台磁盘机的N分之一,因此零级盘阵列的可靠性最差。
2.RAID1(1级盘阵列)
RAID1又称镜像(Mirror)盘,采用镜像容错来提高可靠性。即每一个工作盘都有一个镜像盘,每次写数据时必须同时写入镜像盘,读数据时只从工作盘读出。一旦工作盘发生故障立即转入镜像盘,从镜像盘中读出数据,然后由系统再恢复工作盘正确数据。因此这种方式数据可以重构,但工作盘和镜像盘必须保持一一对应关系。这种盘阵列可靠性很高,但其有效容量减小到总容量一半以下。因此RAID1常用于对出错率要求极严的应用场合,如财政、金融等领域。
3.RAID2(2级盘阵列)
RAID2又称位交叉,它采用汉明码作盘错检验,无需在每个扇区之后进行CRC(CyclicReDundancycheck)检验。汉明码是一种(n,k)线性分组码,n为码字的长度,k为数据的位数,r为用于检验的位数,故有:n=2r-1r=n-k
因此按位交叉存取最有利于作汉明码检验。这种盘适于大数据的读写。但冗余信息开销还是太大,阻止了这类盘的广泛应用。
4.RAID3(3级盘阵列)
RAID3为单盘容错并行传输阵列盘。它的特点是将检验盘减小为一个(RAID2校验盘为多个,DAID1检验盘为1比1),数据以位或字节的方式存于各盘(分散记录在组内相同扇区号的各个磁盘机上)。它的优点是整个阵列的带宽可以充分利用,使批量数据传输时间减小;其缺点是每次读写要牵动整个组,每次只能完成一次I/O。
5.RAID4(4级盘阵列)
RAID4是一种可独立地对组内各盘进行读写的阵列。其校验盘也只有一个。
RAID4和RAID3的区别是:RAID3是按位或按字节交叉存取,而RAID4是按块(扇区)存取,可以单独地对某个盘进行操作,它无需象RAID3那样,那怕每一次小I/O操作也要涉及全组,只需涉及组中两台磁盘机(一台数据盘,一台检验盘)即可。从而提高了小量数据的I/O速率。
6.RAID5(5级盘阵列)
RAID5是一种旋转奇偶校验独立存取的阵列。它和RAID1、2、3、4各盘阵列的不同点,是它没有固定的校验盘,而是按某种规则把其冗余的奇偶校验信息均匀地分布在阵列所属的所有磁盘上。于是在同一台磁盘机上既有数据信息也有校验信息。这一改变解决了争用校验盘的问题,因此DAID5内允许在同一组内并发进行多个写操作。所以RAID5即适于大数据量的操作,也适于各种事务处理。它是一种快速,大容量和容错分布合理的磁盘阵列。
7.RAID6(6级盘阵列)
RAID6是一种双维奇偶校验独立存取的磁盘阵列。它的冗余的检、纠错信息均匀分布在所有磁盘上,而数据仍以大小可变的块以交叉方式存于各盘。这类盘阵列可容许双盘出错。
8.RAID7(7级盘阵列)
RAID7是在RAID6的基础上,采用了cache技术,它使得传输率和响应速度都有较大的提高。Cache是一种高速缓冲存储器,即数据在写入磁盘阵列以前,先写入cache中。一般采用cache分块大小和磁盘阵列中数据分块大小相同,即一块cache分块对应一块磁盘分块。在写入时将数据分别写入两个独立的cache,这样即使其中有一个cache出故障,数据也不会丢失。写操作将直接在cache级响应,然后再转到磁盘阵列。数据从cache写到磁盘阵列时,同一磁道的数据将在一次操作中完成,避免了不少块数据多次写的问题,提高了速度。在读出时,主机也是直接从cache中读出,而不是从阵列盘上读取,减少与磁盘读操作次数,这样比较充分地利用了磁盘带宽。
这样cache和磁盘阵列技术的结合,弥补了磁盘阵列的不足(如分块写请求响应差等缺陷),从而使整个系统以高效、快速、大容量、高可靠以及灵活、方便的存储系统提供给用户,从而满足了当前的技术发展的需要,尤其是多媒体系统的需要。
㈢ 多波段数据有哪些存储方式,各有什么优缺点
BSQ(按波段顺序存储)BIP(按波段像元交叉存储)BIL(按行交叉存储),BSQ为最简单的存储方式,它提供了最佳的空间处理能力,适合读取单个波段的数据,BIP提供了最佳的波谱处理能力,适合读取光谱剖面数据,BIL是介于空间处理和光谱处理之间的一种折中的存储格式
㈣ 低位交叉存储器为什么能并行
低位交叉存储器能并行是因为采用流水线的方式并行存取。交叉存储器,又称低位交叉编址,是一种模块式的存储器,能并行执行多个独立的读、写操作。存储器单元实际上是时序逻辑电路的一种。
按存储器的使用类型可分为只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM),两者的功能有较大的区别,因此在描述上也有所不同。存储器是许多存储单元的集合,按单元号顺序排列。
每个单元由若干二进制位构成,以表示存储单元中存放的数值,这种结构和数组的结构非常相似,故在VHDL语言中,通常由数组描述存储器。
工作原理
存储器是用来存储程序和各种数据信息的记忆部件。存储器可分为主存储器(简称主存或内存)和辅助存储器(简称辅存或外存)两大类。和CPU直接交换信息的是主存。
主存的工作方式是按存储单元的地址存放或读取各类信息,统称访问存储器。主存中汇集存储单元的载体称为存储体,存储体中每个单元能够存放一串二进制码表示的信息,该信息的总位数称为一个存储单元的字长。
存储单元的地址与存储在其中的信息是一一对应的,单元地址只有一个,固定不变,而存储在其中的信息是可以更换的。
以上内容参考:网络- 存储器
㈤ 什么叫存储器地址交叉技术,微机的存储器为什么要用存储器地址交叉技术
2基本存储元的结构、双端口存储器、多模块交叉存储器、相联存储器的工作原理1、SRAM和DRAM的主要差别是什么? 2、为什么DRAM芯片的地址一般要分两次接收
㈥ 计算机组成原理 交叉存储器
顺序还是交叉,那不是重点。。。。重点是4个模块,每个模块之间是并行运作的,每个模块数据位宽是32位,4个并行就是128位,剩下的周期不用解释了。。
㈦ 谁知道磁盘管理的作用
磁盘管理是一项使用计算机时的常规任务,Windows 2000 Server的磁盘管理任务是以一组磁盘管理应用程序的形式提供给用户的,它们位于“计算机管理”控制台中,包括查错程序、磁盘碎片整理程序、磁盘整理程序等。
磁盘存储器不仅容量大,存取速度快,而且可以实现随机存取,是实现虚拟存储器所必需的硬件。因此在现代计算机系统中,都配置了磁盘存储器,并以它为主,存放文件。磁盘存储管理的主要任务是:
·为文件分配必要的存储空间;
·提高磁盘存储空间的利用率;
·提高对磁盘的I/O速度,以改善文件系统的性能;
·采取必要的冗余措施,来确保文件系统的可靠性。
1.磁盘调度算法
磁盘是可被多个进程共享的设备。当有多个进程都请求访问磁盘时,应采用一种适当的调度算法,以使各进程对磁盘的平均访问(主要是寻道)时间最小。由于在访问磁盘的时间中,主要是寻道时间,因此,磁盘调度的目标应是使磁盘的平均寻道时间最少。目前常用的磁盘调度算法有:先来先服务;最短寻道时间优先;扫描算法;循环扫描算法等。
(1)先来先服务.(First-Come,First-Served,FCFS)
这是一种简单的磁盘调度算法。它根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。此算法的优点是公平、简单,且每个进程的请求都能依次得到处理,不会出现某一进程的请求长期得不到满足的情况。但此算法由于未对寻道进行优化,致使平均寻道时间可能较长。图4-5示出了有9个进程先后提出磁盘I/O请求时,按FCFS算法进行调度的情况。这里,将进程号(请求者)按其发出请求的先后次序排列。这样,平均寻道距离为55.3条磁道。与后面要讲的几种调度算法相比,其平均寻道距离较大。故FCFS算法仅适用于请求磁盘I/O的进程数目较少的场合。
(2)最短寻道时间优先(ShortestSeekTimeFirst,SSTF)
该算法选择这样的进程,其要求访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近,以使每次的寻道时间最短,但这种调度算法却不能保证平均寻道时间最短。图4-6所示按SSTF算法进行调度时,各进程被调度的次序,每次磁头的移动距离,以及9次磁头移动的平均距离。比较图4-5和图4-6可以看出,SSTF算法的平均每次磁头移动距离,明显低于FCFS的距离。SSTF较之FCFS有更好的寻道性能,故过去一度被广泛采用过。
(3)各种扫描算法
1)扫描(SCAN)算法。SSTF算法虽然获得较好的寻道性能,但它可能导致某些进程发生“饥饿”(starvation)。SCAN算法不仅考虑到欲访问的磁道与当前磁道的距离,更优先考虑的是磁头的当前移动方向。例如,当磁头正在自里向外移动时,SCAN算法所选择的下一个访问对象应是其欲访问的磁道既在当前磁道之外,又是距离最近的。这样自里向外地访问,直到再五更外的磁道需要访问才将磁臂换向,自外向里移动。这时,同样也是每次选择这样的进程来调度,即其要访问的磁道,在当前磁道之内,从而避免了饥饿现象的出现。由于这种算法中磁头移动的规律颇似电梯的运行,露故又称为电梯调度算法。
2)循环扫描(CSCAN)算法。处理该进程的请求,致使该进程的请求被严重地推迟。为了减少这种延迟,CSCAN算法规定磁头单向移动。例如,只自里向外移动,当磁头移到最外的被访问磁道时,磁头立即返回到最里的欲访磁道,即将最小磁道号紧接着最大磁道号构成循环,进行扫描。
2.廉价冗余磁盘阵列RAID
磁盘系统中比较引人注目的是廉价冗余磁盘阵列(Rendant arrays ofinexpensive disk,RAID)的发展,这是将并行处理原理引入磁盘系统。它采用低成本的小温盘,使多台磁盘构成磁盘阵列,数据展开存储在多台磁盘上,提高数据传输的带宽,并利用冗余技术提高可靠性。磁盘阵列还具有容量大,数据传输率高,功耗低,体积小,成本低和便于维护等优点。1987年美国加州大学伯克利分校的D.A.Patterson等人,首先提出了廉价冗余磁盘阵列的概念,并将RAID分为6级:
RAID-0。该级仅提供了并行交叉存取。它虽然有效提高了磁盘I/O速度,但并无冗余校验功能,致使磁盘系统的可靠性不好。只要阵列中有一个磁盘损坏,便会造成不可弥补的数据丢失。
RAID-1。它是镜像磁盘冗余阵列,将每一数据块重复存人镜像磁盘,以改善磁盘机的可靠性。镜像盘也称拷贝盘,它相当于一个不断进行备份操作的磁盘。这种磁盘的冗余度为100%,使有效容量下降了一半,成本较高。镜像盘是磁盘阵列的简单形式。
RAID-2。它是采用海明码纠错冗余的磁盘阵列,将数据位交叉写人几个磁盘中,并利用几个磁盘驱动器进行按位的出错检查,它比镜像磁盘冗余阵列的冗余度小。这种阵列中的数据读写操作涉及阵列中的每一个磁盘,这影响小文件的传输率,因此它适合于大量顺序数据访问。
RAID-3。它是采用奇偶校验冗余的磁盘阵列,也采用数据位交叉,阵列中只有一个校验盘。将数据按位交叉写到几个磁盘上,用一个校验盘检查数据错误。各磁盘同步运转,阵列中的驱动器数量可扩展。这种阵列冗余度较小,因为采用数据位交叉,所以也适合大量顺序数据访问。
RAID-4。它是一种独立传送磁盘阵列,采用数据块交叉,用一个校验盘。将数据按块交叉存储在多个磁盘上。在数据不冲突时,多个磁盘可并行进行数据读操作。这种磁盘阵列适用于小块数据读写,它的小块数据传输速度比RAID-3快。
RAID-5。它也是一种独立传送磁盘阵列,采用数据块交叉和分布的冗余校验,将数据和校验都分布在各个磁盘中,没有专门的奇偶校验驱动器。奇偶校验码被分布存放在阵列中各驱动器中,磁盘冗余度低,使并行读写操作成为可能。这种方法也适用于小块数据的读写。但对控制器的要求较高,是最难实现的一种磁盘阵列。
RAID自1988年面世后,很快流行起来,这主要是因为RAID具有以下明显的优点:
可靠性高。RAID的最大特点就是它的高可靠性。除了RAID-0级外,其余各级都采用了容错技术。与单台磁盘机相比,其可靠性往往高出一个数量级。
磁盘I/O速度高。由于磁盘阵列采取并行交叉存取,故可将磁盘I/O速度提高N-1倍,N为磁盘数目。性能/价格比高。利用RAID技术实现犬容量高速存储器时,其体积与相同容量和速度的大型磁盘系统相比,只是后者的三分之一,价格也是后者的三分之一,且可靠性更高。
㈧ (1)多体交叉存储主要解决扩充容量问题。
第一个错了~
㈨ 什么是多模块存储器的低位交叉编址方式低位交叉编址如何提高存储性能
3.4.2多模块交叉存储器
1.存储器的模块化组织
一个由若干个模块组成的主存储器是线性编址的。
这些地址在各模块有两种安排方式:一种是顺序方式,一种是交叉方式。
顺序方式:某个模块进行存取时,其他模块不工作,某一模块出现故障时,其他模块可以照常工作,
通过增添模块来扩充存储器容量比较方便。但各模块串行工作,存储器的带宽受到了限制。
交叉方式:地址码的低位字段经过译码选择不同的模块,而高位字段指向相应模块内的存储字。连续
地址分布在相邻的不同模块内,同一个模块内的地址都是不连续的。对连续字的成块传送可实现多模块
流水式并行存取,大大提高存储器的带宽。
2.多模块交叉存储器的基本结构
四模块交叉存储器结构框图演示
每个模块各自以等同的方式与CPU传送信息。CPU同时访问四个模块,由存储器控制部件控制它们分时
使用数据总线进行信息传递。这是一种并行存储器结构。
下面做定量分析:我们认为模块字长等于数据总线宽度,模块存取一个字的存储周期为T,总线传送周期为τ,存储器的交叉模块数为m,为了实现流水线方式存取,应当满足
T=mτ (m=T/τ称为交叉存取度)
交叉存储器要求其模块数必须大于或等于m,以保证启动某模块后经mτ时间再次启动该模块时,它的上次存取操作已经完成。这样,连续读取m 个字所需的时间为
t1=T+(m-1)τ
而顺序方式存储器连续读取m个字所需时间为t2=mT.交叉存储器的带宽确实大大提高了。
m=4的流水线方式存取示意图如下
图3.31流水线方式存取示意图
【例4】 设存储器容量为32字,字长64位,模块数m=4,分别用顺序方式和交叉方式进行组织。存储周期
T=200ns,数据总线宽度为64位,总线传送周期τ=50ns。问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少?
【解】
顺序存储器和交叉存储器连续读出m=4个字的信息总量都是:
q=64位×4=256位
顺序存储器和交叉存储器连续读出4个字所需的时间分别是:
t2=mT=4×200ns=800ns=8×10-7s;
t1=T+(m-1)=200ns+30ns=350ns=35×10-7s
顺序存储器和交叉存储器的带宽分别是:
W2=q/t2=256÷(8×10-7)=32×107[位/s];
W1=q/t1=256÷(35×10-7)=73×107[位/s]
3.二模块交叉存储器举例
二模块交叉存储器方框图演示
DRAM存储器读/写周期时,在行选通信号RAS有效下输入行地址,在列选通信号CAS有效下输入列地址。
如果是读周期,此位组内容被读出;如果是写周期,将总线上数据写入此位组。刷新周期是在RAS有效下
输入刷新地址,此地址指示的一行所有存储元全部被再生。A20—A3的18位地址用于模块中256K个存储字
的选择。A2用模块选择 ,连续的存储字交错分布在两个模块上,偶地址在模块0,奇地址在模块1。
DRAM存储器需要逐行定时刷新,而且,DRAM芯片的读出是一种破坏性读出,因此在读取之后要立即按读
出信息予以充电再生。 这样,若CPU先后两次读取的存储字使用同一RAS选通信号的话,CPU在接收到第一
个存储字之后必须插入等待状态,直至前一存储字再生完毕才开始第二个存储字的读取。
无等待状态成块存取示意图演示
由于采用m=2的交叉存取度的成块传送,两个连续地址字的读取之间不必插入等待状态(零等待存取)。