存储器扩展与设计 ppt课件

服务器存储培训 ppt课件
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• 服务器存储概述 • 服务器存储硬件基础 • 服务器存储软件配置与管理 • 网络附加存储（NAS）技术应用 • 存储区域网络（SAN）技术应用 • 服务器虚拟化与容器化技术应用 • 总结回顾与展望未来发展趋势
01
CATALOGUE
服务器存储概述
服务器存储定义与分类
存储区域网络（SAN）技术应用
SAN架构原理及优势分析
架构原理
通过专用高速网络将多个存储设备连接起来，形成一个存储区域网络 ，提供高可用性、高性能、可扩展的存储服务。
高性能
SAN采用高速光纤通道技术，提供极高的数据传输速率和低延迟，满 足高性能应用需求。
高可用性
SAN具备冗余设计和故障切换功能，确保数据的可靠性和业务的连续 性。
降低成本
虚拟化技术可以减少物理服务器的数量，从而降 低硬件成本、维护成本和管理成本。
提高资源利用率
通过虚拟化技术，可以将物理服务器的资源利用 率提高到80%以上，避免资源浪费。
提高业务连续性
虚拟化技术可以实现快速部署、备份和恢复，提 高业务连续性和数据安全性。
容器化技术原理及优势分析
01
容器化技术原理
优化文件系统性能
通过调整文件系统参数（如块大小、inode数量等），以及使用RAID、SSD等硬件技术， 提高文件系统的I/O性能和数据可靠性。
定期监控和维护文件系统
定期检查文件系统的状态和使用情况，及时处理出现的问题，如修复损坏的文件系统、清 理无用文件等。
数据备份恢复策略制定和实施
制定备份策略
硬盘驱动器类型与性能参数
接口类型
硬盘与主板连接的接口，如SATA、SAS等，影响数据传输速 度。

00 01 10 11
#1楼
00 01 10 11
常用的存储器地址分配的方法有3种：全译码、部分译码和线选 法。
1. 全译码 利用系统的全部的高位地址线作为存储器芯片（或I/O接口芯 片）的片选信号。 特点：地址与存储单元一一对应，地址空间的利用率高。
例8-1： 利用全译码为80C51扩展16KB的外部数据存储器，存 储芯片选用SRAM6264，要求外部数据存储器占用从0000H开 始的连续地址空间。
读选通、写选通信号。
思考题： 请问执行 MOVX A,@DPTR指令时，RD和WR引脚的状态？
8.3 读写控制、地址空间分配和外部地址锁存器
8.3.1 存储器地址空间分配
存储器空间分配除考虑地址线连接外，还讨论各存储器芯片在整个存 储空间中所占据的地址范围。
单片机地址总线为16条，可寻址的最大空间为64KB，用户可根据系统的 需要确定扩展存储器容量的大小。
使用MOVX A,@Ri和MOVX @Ri,A。这时通过P0口输出Ri中 的内容（低8位地址），而把P2口原有的内容作为高8位地址 输出。
例8-4 将程序存储器中以TAB为首址的32个单元的内容依次传 送到外部RAM以7000H为首地址的区域去。
分析：DPTR指向标号TAB的首地址。R0既指示外部RAM的地址， 又表示数据标号TAB的位移量。本程序的循环次数为32，R0 的值：0～31，R0的值达到32就结束循环。程序如下：
MOV P2,#70H MOV DPTR,#TAB MOV R0,#0 AGIN: MOV A,R0 MOVC A,@A+DPTR MOVX @R0,A INC R0 CJNE R0,#32,AGIN HERE: SJMP HERE TAB: DB ……

见书P39 表3.2.5
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3.3 外部存储器及其访问
一、外部程序存储器及访问 1、访问外部ROM所用控制信号
ALE：低8位地址锁存信号； PSEN：读取控制信号； EA:片内、外ROM访问控制信号，EA=1,访问片内；
EA=0，访问片外。 2、访问片外ROM的过程
首先通过地址总线给出地址信号，选中程序存储器该地 址的存储单元，然后由PSEN发出读选通信号，在读选通信号 的控制作用下，将存储在被选中存储单元中的指令代码读出 并送至数据总线，单片机通过对数据总线的访问读取已送至 数据总线的指令代码，完成一次对外部程序存储器的访问1过2
3.2 存储器结构
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3.2 存储器结构
三、特殊功能寄存器SFR AT89S52有128B特殊功能寄存器区，其特殊功能寄
存器有32个，比AT89C51增加11个，比AT89S51增加6 个。
特殊功能寄存器虽与片内RAM高128B地址完全重叠， 但在物理上是完全独立的。可以用寻址方式区分：直 接寻址访问的是SFR; 间接寻址访问，访问的是数据 RAM。
14
3.3 外部存储器及其访问
一、外部程序存储器及访问 5、访问外部程序存储器的时序
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3.3 外部存储器及其访问
一、外部程序存储器及访问 5、访问外部程序存储器的时序
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3.3 外部存储器及其访问
二、外部数据存储器及访问 1、扩展外部数据存储器的方法
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3.3 外部存储器及其访问
二、外部数据存储器及访问 2、访问外部数据存储器的时序
5
3.2 存储器结构
一、程序存储器
1）程序存储器结构
8KB Flash存储器，地址0000H～1FFFH，可外扩展

冲，二级缓冲。
DRAM的体）电容存储电荷来储存信息， 必须通过不停的给电容充电来维持信息。
DRAM 的成本、集成度、功耗等明显优于SRAM。 DRAM保留数据的时间很短，速度也比SRAM慢，不过它还是比任何
的ROM都要快，但从价格上来说DRAM相比SRAM要便宜很多，计算机 内存就是DRAM的。
4.1.3 存储管理单元
MMU（Memory Manage Unit, 存储管理单元）
在CPU和物理内存之间进行地址转换，将地址从逻辑空间映射到 物理空间，这个转换过程一般称为内存映射。
MMU主要完成以下工作： （1）虚拟存储空间到物理存储空间的映射。
采用了页式虚拟存储管理，它把虚拟地址空间分成一个个固定大 小的块，每一块称为一页，把物理内存的地址空间也分成同样大 小的页。MMU实现的就是从虚拟地址到物理地址的转换。 （2）存储器访问权限的控制。 （3）设置虚拟存储空间的缓冲特性。
（或旁路转换缓冲/页表缓冲/后援存储器）
当CPU访问内存时，首先在TLB中查找需要的地址变换条目，如果该 条目不存在，CPU再从位于内存中的页表中查询，并把相应的结果 添加到TLB中，更新它的内容。
当ARM处理器请求存储访问时，首先在TLB中查找虚拟地址。如果系 统中数据TLB和指令TLB是分开的，在取指令时，从指令TLB查找相应 的虚拟地址，对于内存访问操作，从数据TLB中查找相应的虚拟地址。
当进行数据写操作时，可以将cache分为读操作分配cache和写操 作分配cache两类。
对于读操作分配cache，当进行数据写操作时，如果cache未命中， 只是简单地将数据写入主存中。主要在数据读取时，才进行 cache内容预取。
对于写操作分配cache，当进行数据写操作时，如果cache未命中， cache系统将会进行cache内容预取，从主存中将相应的块读取到 cache中相应的位置，并执行写操作，把数据写入到cache中。对 于写通类型的cache，数据将会同时被写入到主存中，对于写回 类型的cache数据将在合适的时候写回到主存中。

0000 0000 0000)
最高地址07FFH(A15 A14 A13 A12 A11 A10…A0 = 0000 0111 1111 1111)
6.2.1 扩展EPROM型程序存储器
由于P2.3~P2.6的状态与该芯片2716的寻址无关，所以 P2.3~P2.6可为任意状态，从0000至1111共有16种组合，因 此实际上该2716芯片可有16个地址范围。这种多地址范围的 重叠现象是线选法本身造成的，因此地址范围的非惟一性是 线选法的一大缺点。
第05讲 MCS-51单片机存储器的扩展
本讲要解决的问题？ 单片机作为一个芯片级的微型计算机，是工业测控领域 里广泛使用的一种机型，可谓“麻雀虽小，五脏俱全”，它 具备运行应用程序的基本条件，所提供的资源能够满足一般
应用系统的需求，然而对于一些特殊的情况，其内部资源也 显得不够用(比如，程序存储器的容量太小，不能容纳更大 的应用程序)，且必须通过在单片机芯片外围的扩展才能达 到应用系统的要求。那么，如何对单片机的资源进行扩展， 进行资源扩展过程中要注意哪些问题呢？
6.2.2 扩展EEPROM型程序存储器
EEPROM兼有程序存储器和数据存储器的特点，既可以作 为程序存储器，又可以作为数据存储器使用。 典型的EEPROM芯片有：2816（2K×8位）、2817（2K×8 位）、2864A（8K×8位）等。
6Hale Waihona Puke 2.2 扩展EEPROM型程序存储器
EEPROM对硬件电路无特殊要求，操作简便。早期设计的 EEPROM是依靠片外高电压进行擦写，近期已将高压电源集成 在芯片内，可以直接使用单片机系统的5V电源在线擦除和改 写；在芯片的引脚设计上，8KB的EEPROM 2864A与同容量的 EPROM 2764和静态RAM 6264是兼容的，给用户的硬件设计和 调试带来了极大的方便。 EEPROM具有ROM的非易失性，又具有RAM的随机读／写特 性，每个单元可以重复进行1万次改写，保留信息的时间可

静态RAM（SRAM）
掩膜式ROM（MROM） 可 编 程 ROM （ PROM ） 可擦 除 PROM （ EPROM ） 电可擦除PROM（E2PROM）
半导体存储器-SRAM
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY
I.RAM
SRAM
基本存储位结构 SRAM芯片读写控制 SRAM芯片管脚举例…ຫໍສະໝຸດ … 3……
3
7 11 15
DRAM
基本存储位结构 DRAM芯片特点 DRAM芯片管脚举例
A3 A2 列0 地1 2 址3 译 码 CS WE
数据线 ≥1 OE
≥1
半导体存储器-SRAM
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY
I.RAM
SRAM
基本存储位结构 SRAM芯片读写控制 SRAM芯片管脚举例
半导体存储器
College of Computer Science & Technology
半导体存储器
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY
与MOS型比 集成度低，速度快， CPU内部寄存器
TTL型RAM 随机存取存储器 （RAM） 半导体存储器 只读存储器 （ROM） 动态RAM（DRAM） MOS型RAM
数据线 ≥1 OE
≥1
半导体存储器-SRAM
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY
I.RAM
SRAM
基本存储位结构 SRAM芯片读写控制 SRAM芯片管脚举例
0 A1 行 地1 A0 址 码 译 … 0 4 8 12
…
… 3
…
…
3
7 11 15
DRAM
基本存储位结构 DRAM芯片特点 DRAM芯片管脚举例

解：（1）需要26根地址线。

（2）有24根地址线

（3）共用8片。

（4）连线图如下图所示。
〔例６〕半导体存储器容量为7K×8位，其中固化区为4k×8 位，可选用 EPROM芯片：2K×8/片。随机读/写区为3K×8， 可选SRAM芯片：2K×4/片和1K×4/片。地址总线为A15~A0，
为“０”。
★ 注意：读出 “１” 信息后，电容Ｃｓ上无电荷，不能再 维持“１”，这种现象称为“破坏性读出”，须进行“恢复”操 作。
（３） 保持，字选线为“０”，Ｔ截止，电容Ｃｓ无放电 回路，其电荷可暂存数毫秒，即维持“１”数毫秒；无电荷 则保持“０”状态。
★ 注意：保持“１”信息时，电容Ｃｓ也要漏电，导致Ｃｓ上 无电荷，须定时“刷新”。
写1：数据线I/O=1、 I / O =0，使位线D=1、 D =0；
推出T1截止，T2导通使Q=1、 Q =0，写入“1”。
（2）读出
行选线xi，列选线yj加高电平，使T5 、T6导通和V1 、V2导通。
如果原存信息Q=0，则T1导通，从位线D将通过T5、T1到地 形成放电回路，有电流经D流入T1，使I/O线上有电流流过，经放 大为“0”信号，表明原存信息为“0”。而此时因T2截止，所以D 上无电流。
〔例〕32位地址线的计算机： 232＝220×210×22＝4千兆＝4G 但现在实际配的主存假设为512兆，
即 512兆＝220×29
所以，32 位地址线寻址的是逻辑地址， 29位地址线寻址的是物理地址。
3.1.3 存储器的分类
一、根据存储介质来分
1. 半导体存储器：
静态存储器 动态存储器
2. 磁表面存储器：磁盘、磁带等。（磁性材料）

用户无需为
无法远程存取 NAS里面的数据 苦恼，只需通过 远程登陆NAS， 即可体验移动智 能连接生活。在 旅行时可远程上 传旅行的美好瞬 间;工作时，随时 调取重要文件。
NAS 的应用
NAS能够满足那些希望降低存储成本的中小企业的需求，具有相当好的性能价格比。究竟哪些行业可以使用到 NAS设备呢？首先，看这个单位的核心业务是否建立在某种信息系统上，对数据的安全性要求很高；其次，看该 信息系统是否已经有或者将会有海量的数据需要保存，并且对数据管理程度要求较高；最后，还可以判断一下网 络中是否有异构平台，或者以后会不会用到。如果上述有一个问题的答案是肯定的，那么就有必要重点考虑使用 NAS设备。
部分nas还具有一键备份功能将usb存储设备如闪盘和外置硬盘插入nas上特定usb接口按一下备份按钮就能把usb存储设备上的文件备份到nas网络打印机共享也是用户常用的功能将普通打印机通过usb接口与nas相连开启nas网络存储器的网络打印机功能我们就能在局域网中共同使用这台打印机
NAS存储系统方案
办公自动化系统(OA)是政府机构和企业信息化建设的重点。现代企事业单位的管理和运作是离不开计算机和局域网的，企业在利用网 络进行日常办公管理和运作时，将产生日常办公文件、图纸文件、ERP等企业业务数据资料以及个人的许多文档资料。传统的内部局域 网内一般都没有文件服务器，上述数据一般都存放在员工的电脑和服务器上，没有一个合适的设备作为其备份和存储的应用。由于个 人电脑的安全级别很低，员工的安全意识参差不齐，重要资料很容易被窃取、恶意破坏或者由于硬盘故障而丢失。
NAS设备的物理位置同样是灵活的。它 们可放置在工作组内，靠近数据中心的应用
服务器，或者也可放在其他地点，通过物理
链路与网络连接起来。无需应用服务器的干

BX（Base Register） BX（ Register）
基址寄存器除可作数据寄存器外，还可放内存 的逻辑偏移地址，而AX，CX，DX则不能。 的逻辑偏移地址，而AX，CX，DX则不能。
CX（Counter） CX（Counter） 将它称作计数寄存器， 将它称作计数寄存器，是因为它既可作 数据寄存器，又可在串指令和移位指令中 数据寄存器， 作计数用。 作计数用。 DX（Data Register） DX（ Register） DX除可作通用数据寄存器外，还在乘、 DX除可作通用数据寄存器外 还在乘、 除可作通用数据寄存器外， 除法运算、 除法运算、带符号数的扩展指令中有特殊 用途。 用途。
1、 、
8086的两种工作方式 的两种工作方式
最小模式： 最小模式：系统中只有8086一个处理器，所有的控制信号都 是由8086CPU产生(MN/MX=1)。 最大模式：系统中可包含一个以上的处理器，比如包含协处 最大模式： 理器8087。在系统规模比较大的情况下，系统控 制信号不是由8086直接产生，而是通过与8086配 套的总线控制器等形成(MN/MX=0)。
最小模式下的引脚说明 （1） AD15～AD0 (Address Data Bus)： ） ～ ： 地址/数据复用信号，双向，三态。在T1状态 （地址周期）AD15～AD0上为地址信号的低 16位A15～A0；在T2 ～ T3状态（数据周期） AD15～AD0 上是数据信号D15～D0。
三总线结构 数据线DB 数据线DB 地址线AB 地址线AB 控制线CD 控制线CD
（2） A19/S6～A16/S3 (Address/Status)： ） ～ ： 地址/状态复用信号，输出。在总周期的T1状态 A19/S6～A16/S3上是地址的高4位。在T2～T4状 态，A19/S6～A16/S3上输出状态信息。

4.单片机常用的外存接口芯片
1）单片机与外存的接口芯片可选用EPROM， EEPROM ，PAGED EPROM， KEPROM等形式。 EPROM为紫外线擦除器可编程只读存储器。 EEPROM为电擦除可编程只读存储器。 PAGED EPROM为可页面寻址紫外线擦除器可编程只读 存储器。
KEPROM为有加密操作的电擦除可编程只读存储器。
8D 8Q 7D 74LS 7Q 6D 373 6Q 5D 5Q 4D 4Q 3D 3Q 2D 2Q 1D 1Q G OE
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
2732
CE GND
EA Vss PSEN
OE
1）由于是单片连接，所以不需地址译码，而将片选CS接地， 芯片的自然地址范围就是它可使用的地址范围： 0000000000000000-1111111111111111 2）或者也可用部分译码法译码，可选用其8个重叠的地址范 围 的任一个， 8个重叠的地址范围为如下： 0000000000000000-0001111111111111，即0000H-1FFFH； 0010000000000000-0011111111111111，即2000H-3FFFH； 0100000000000000-0101111111111111，即4000H-5FFFH； 0110000000000000-0111111111111111，即6000H-7FFFH； 1000000000000000-1001111111111111，即8000H-9FFFH； 1010000000000000-1011111111111111，即A000H-BFFFH； 1100000000000000-1101111111111111，即C000H-DFFFH； 1110000000000000-1111111111111111，即E000H-FFFFH。