計算機行業(yè)發(fā)展迅速,其運算及傳輸能力在近年來得到很大的提升。但硬盤做為重要的部件已經(jīng)成為了性能瓶頸,其發(fā)展長期停滯不前。傳統(tǒng)的硬盤有著速度慢,笨重,不抗震動的缺點。而固態(tài)硬盤又存在著寫入/擦除次數(shù)的限制。同時,一般的固態(tài)硬盤由于受到接口的限制其實際的讀寫速度也有限。在一些有高性能要求的應(yīng)用領(lǐng)域,普通的固態(tài)硬盤速度也不夠。本文研究內(nèi)容的利用了固態(tài)存儲快速有效且不需要機械臂尋址的特點,來達(dá)到提升讀寫速度的目的。在下位機以儲存媒介閃存堆疊的固態(tài)硬盤做為板載盤,通過RAID 0的方式建立一個高性能的固態(tài)硬盤卡。并利用上位機的系統(tǒng)內(nèi)存,對文件的寫入方式進(jìn)行優(yōu)化。同時系統(tǒng)采用了雙級緩存的結(jié)構(gòu),采用大容量的內(nèi)存做為系統(tǒng)內(nèi)部存儲的一級緩沖,利用操作系統(tǒng)和主機本身攜帶的內(nèi)存做為二級緩存。操作的基本原理是對傳入的數(shù)據(jù)進(jìn)行攔截和整理,同時加入映射表,用于記錄寫入前和寫入后的數(shù)據(jù)聯(lián)系,以保證數(shù)據(jù)的輸入輸出沒有問題。最后再存入實體的硬盤之內(nèi)。整個系統(tǒng)軟硬件結(jié)合,目的是改善傳統(tǒng)硬盤的缺點,在提高了數(shù)據(jù)的總寫入量的同時又極大的提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅�。實現(xiàn)的結(jié)果可以使硬盤卡的持續(xù)讀寫速度提高到2200MBps,瞬間的讀... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

數(shù)據(jù)總量變化圖

圖 1-2 個人使用和企業(yè)數(shù)據(jù)分類數(shù)據(jù)在總量方面不斷的增加，同時微機應(yīng)用對于數(shù)據(jù)使用和存儲的速度要求也在不斷的增加。網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俾蕪脑缙诘膸资?kbps 到現(xiàn)代的光纖幾十 Gbps2]，發(fā)展迅速。同時各種接口的發(fā)展也十分迅速，USB 接口從早期的 USB1.0發(fā)展為目前的 USB3.0，甚至是 USB3.1。硬盤的接口也由之前的 IDE 接口發(fā)展為目前的 SATA2.0，甚至 SATA3.0。具有更快傳輸速率的 PCIe3.0 接口在某些領(lǐng)域也已經(jīng)開始應(yīng)用。這些都已經(jīng)在個人計算機平臺上實現(xiàn)。無論在云端還個人終端，數(shù)據(jù)最終是要被保存在存儲設(shè)備中的。目前市場上計算機應(yīng)用最廣泛的是傳統(tǒng)硬盤。傳統(tǒng)硬盤在速度，機械安全，功耗，體積方面具有很難突破的瓶頸。目前光纖的理論速率至少幾十 Tbps，實驗室也早就突破 100Gbps，而高速硬盤的讀寫速度卻不過 1Gbps。由于硬盤是以機械磁頭尋軌的方式進(jìn)行存儲的，所以對于小文檔的讀寫實際速度在 10Mbps 以下[3]。終端用戶對與速度的追求，使得傳統(tǒng)的機械硬盤已經(jīng)無法滿足要求。不但如此，由于各種原因，保存在硬盤中的數(shù)據(jù)也可能會丟失，特別是機械的撞擊，震動等[4]。另外，個人計算機在對硬盤的選擇上面還存在著體積和成本的限制。

圖 1-3 磁盤示意圖的 MQ01ACF032 系列為例，它的尋道時間 Ts 為中的一個扇區(qū)的總時間 T 等于總尋道時間 Tds 與公式(1-1)求得：T=Tds+Tr 取一個扇區(qū)的總時間(s)；為 Ds=90，等待讀取的磁道隊列是 Ds1=60，Ds2=的尋道方式——中心原則[6]，即始終由內(nèi)部的磁取的順序是 Ds4->Ds3->Ds2->Ds1[7]�？倢さ罆r間由公式(1-2)，(1-3)求得。 s4 Ds Ds3 Ds4 Ds2 Ds4 Ds1 Ds20.560000 RmsTr 硬盤的轉(zhuǎn)速， R 7200( rad/s)；個磁道的扇區(qū)數(shù)量， S 128；

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]實時圖像識別系統(tǒng)PCI驅(qū)動程序設(shè)計與開發(fā)[J]. 冉義兵,魏東,王義.  計算機工程與設(shè)計. 2014(09)
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[4]基于NAND Flash的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)設(shè)計[J]. 趙櫸云,張敬帥.  單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用. 2012(01)
[5]磁盤冗余陣列技術(shù)介紹[J]. 沈楊.  硅谷. 2010(13)
[6]硬盤加載/卸載過程磁頭懸臂接觸面的動力學(xué)仿真[J]. 魏浩東,敖宏瑞,姜洪源.  振動與沖擊. 2010(05)
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碩士論文
[1]RAID系統(tǒng)數(shù)據(jù)一致性的研究[D]. 羅成.華中科技大學(xué) 2012



本文編號：3351371