隨著資訊時代的發展 ，信息數據量增長迅速，如何將海量的數據安全存儲是當今社會發展需要解決的重要問題，存儲技術的發展已成為關進的研究熱點。存儲設備廣泛套用於通信、軍事、航空航天等領域。
基本介紹
- 中文名：高速存儲系統
- 外文名：High density storage system
- 套用：通信、軍事、航天航空等領域
- 學科：一級學科、二級學科
研究背景意義,發展狀況,
研究背景意義
目前數據存儲設備廣泛套用於雷達、工業自動化醫療衛生、通信等各行業，由於涉及到設備所使用的環境不同，其實現方法也不盡相同。在科索沃戰爭，阿富汗戰爭，伊拉克戰爭以及反恐行動中，機載遙控系統都被廣泛的套用於監視偵查，打擊效果評估甚至直接對敵攻擊等行動中。
載遙控器主要是利用機載設備快速的獲取戰場一定區域的高解析度遙感圖像但其攜載的光點成像設備不具備在惡劣氣候條件下工作和實時大面積連續成像的能力。隨著輕型天線和壓縮信號處理技術的發展，成本的降低，能夠全天時，全天候工作的機載SAR遙測系統將會成為未來戰爭中的“零傷亡”偵查的重要手段。
機載SAR遙測系統在工作過程中會產生大量的遙測數據，受限于飛機對的傳輸和處理能力，需要將原始數據和處理後的圖像數據實時保存在存儲設備當中，返回地面後再進行回訪和數據分析，一遍設計實時處理和算法。在飛機體積和載重能力受限的情況下，未了獲取解析度更高的圖像和更加準確的目標信息，這要求數據存儲系統具有高密度、高速度的特點能夠實現多路高速數據的並行寫入，並且能夠通過飛控系統進行靈活控制。戰場偵查也要求飛機能夠在惡劣環境下長時間工作，因此對數據存儲系統的功耗和抗震性也提出了較高的要求。
發展狀況
存儲系統的國內發展狀況
隨著電子信息技術的飛速發展和信息產業對高速大容量的數據存儲系統需求的增加，數據存儲技術在過去的半個多世紀裡取得了長足的進步。數據存儲技術的發展主要是由於存儲介質的發展和數據傳輸接口的發展兩方面構成。
1956年，IBM向客戶交付第一台磁碟驅動器RAMAC305，可存儲5MB數據，每MB成本為10000美元。它有兩個冰櫃那么大，使用50個24 英寸碟片。時至今日，磁碟容量已經達到TB級，每GB數據成本0.2-3美元。但是磁碟採用碟片作為存儲介質，利用馬達和磁頭的運轉進行數據的讀取，這些部件的物理和機械特性具有功耗高、體積大、易損壞、機械運動造成摩擦發熱等局限，限制了磁碟在環境苛刻的場合的套用。
1972年，飛利浦發明光碟存儲技術，但是受限於單盤存儲容量，光碟沒有大量套用於大容量數據存儲。
1970年Intel發明第一個DRAM，並於1988年首先開發出NOR Flash技術，開啟了固態存儲的時代。緊
1989年，東芝公司發表了NAND Flash 結構，強調降低每比特的成本，更高的性能，並且像磁碟一樣可以通過接口輕鬆升級。固態存儲器是通過存儲晶片內部電晶體的開關狀態來存儲數據的，由於固態存儲器沒有讀寫頭、不需要轉動，所以固態存儲器擁有耗電少、抗震性強的特點。
上世紀九十年代記錄設備廠商開始研製大容量固態存儲器並投入商用，受集成度及價格的限制，如今大容量固態存儲器已經很少採用SRAM晶片作為主存儲介質，而基於快閃記憶體技術NAND FLASH晶片已經占據了主流地位。另一方面，隨著PCIE，RadIO，RocketIO等高速匯流排的出現，大容量的存儲系統的數據存取頻寬也不斷提升。
國外發展狀況
國外對大容量數據存儲技術研究比較早，隨著新的存儲介質的不斷推出，採用的存儲介質經歷了從磁碟、光碟到現在的固態存儲器的發展，其中固態存儲介質又分為SRAM、DRAM、Flash等。存儲密度越來越高，存儲速度越來越快。隨著固態存儲晶片集成密度的不斷增加和功耗、價格的降低，越來越多的廠商致力於基本固態存儲系統開發。下面介紹幾種國外研製的大容量存儲系統。
VCI公司是國際上固態存儲設備的主要供應商之一。公司產品採用DRAM為存儲介質，存儲容量可達到16Tbits，，傳輸速率達到3.2Gbps，功耗達到30W/Tbits。該公司研發的大容量數據存儲的系統的特點為：系統採用層次化設計，分成幾個模組，每個模組再進一步分成子模組，用戶可以根據需要靈活的改變存儲容量；利用交叉存取快遞頁面模式實現讀寫和低功耗；採用層疊結結構打包存儲，提高存儲密度；關鍵器件均有備份，提高可靠性。
Curtiss_Wright Controls公司提出了基於固態硬碟的Vortex-6511S8多通道數據記錄儀。該記錄儀採用VXS架構，包括一塊控制板和兩塊存儲板，控制板搭載一片PowerPC440SP和一片V5SX95T，控制板通過8個光纖接口連線到兩塊存儲板，每塊存儲板可以搭載4塊2.5英寸的固態硬碟。該數據記錄儀可以實現2TB到4TB的存儲容量，存儲速度高達2GB/S 。
在航天航空領域的發展
高速大容量數據存儲系統是數據管理系統的重要組成部分。其存儲容量、輸入輸出數據率、存儲區管理的靈活性以及存儲可靠性關係到空間探測或在軌跡上能否完成可靠地保存到地面試驗人員手中，進而決定空間科學研究任務的完成情況。
因此，高速大容量數據存儲技術是當今航天領域的重要課題之一。隨著空間探測技術的發展以及探測領域的逐漸擴大，人們對空間探測儀器的要求越來越高 ，因此出現了許多的大容量信息獲取設備。例如，可見光照相機、多光譜照相機、多光譜掃瞄器以及電視攝像機等。這些設備所獲取的各種類型的圖像數據，通常具有解析度高、譜段寬、細節豐富，攜帶信息量大、輸出速率高等特點，對於空間探測任務具有重大的意義。但是由於，我國國情的限制，衛星往往不可能全天候的處於我國地面接收分為之內，或者由於衛星下行能力不能滿足實時傳輸的要求，如此高速而大容量的珍貴數據往往需要首先經過本地記錄，進而在適當的時候延時回發。因此，這對高速大容量存儲系統的能力提出了更高的要求。
