崔俊多

【摘要】隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，大數(shù)據(jù)已經(jīng)逐漸成為人們研究的一個熱點。但近年來受計算機(jī)系統(tǒng)的限制，大數(shù)據(jù)的處理變成了一項巨大的挑戰(zhàn)。PCM即變相存儲器的出現(xiàn)，憑借著它自身存在的優(yōu)勢，為大數(shù)據(jù)的處理帶來了新的方式。本文旨在通過對PCM的研究，探析在PCM運行之下大數(shù)據(jù)的存儲與管理。

【關(guān)鍵詞】PCM；大數(shù)據(jù)；存儲；管理

PCM的出現(xiàn)為計算機(jī)存儲數(shù)據(jù)的體系結(jié)構(gòu)帶來了新的變革，為大數(shù)據(jù)的處理系統(tǒng)帶來了新的發(fā)展的契機(jī)。在目前大數(shù)據(jù)的使用滲入到人們生活的每一個階段，關(guān)于大數(shù)據(jù)的存儲與管理變得十分的重要。大數(shù)據(jù)的順利儲存與處理直接的關(guān)系到人們信息的安全，和計算機(jī)系統(tǒng)的正常運行，因此要重視關(guān)于大數(shù)據(jù)的存儲管理。

1大數(shù)據(jù)

1.1大數(shù)據(jù)的緣起

在當(dāng)前各種數(shù)據(jù)輪番暴漲的時代，大數(shù)據(jù)已然變成了人們口中的一個熱門的話題。關(guān)于大數(shù)據(jù)的相關(guān)定義，有官方稱“在短時間內(nèi)內(nèi)無法用常規(guī)的工作軟件對其進(jìn)行收集、儲存與管理的數(shù)據(jù)，即為大數(shù)據(jù)?！痹诖蟛糠值难芯空哐壑校髷?shù)據(jù)就是在數(shù)據(jù)的規(guī)模、類型、處理速度上較為緩慢的數(shù)據(jù)，它的存在向新的數(shù)據(jù)管理提出了新的挑戰(zhàn)，對于如何滿足現(xiàn)階段的大數(shù)據(jù)的儲存，變成了首當(dāng)其沖的問題。

1.2大數(shù)據(jù)的特點

（1）種類繁多

大數(shù)據(jù)作為各種數(shù)據(jù)的集成，它所擁有的種類也是比較的多變的。如：電網(wǎng)應(yīng)用中的大數(shù)據(jù)就包含有眾多的數(shù)據(jù)類型，僅僅針對用電用戶的數(shù)據(jù)就包含有用電數(shù)據(jù)，用戶信息的數(shù)據(jù)，電費清算的數(shù)據(jù)等。由此不難看出大數(shù)據(jù)是一個龐大的體系，它的種類也是經(jīng)常變動的。

（2）獲得速度快

對于大宗的數(shù)據(jù)處理來說，快速的獲取各種信息變得十分的重要，只有在更快的獲取到所需要的數(shù)據(jù)才能更好的加以處理。如：自然災(zāi)害的發(fā)生總是猝不及防，關(guān)于受災(zāi)地區(qū)的數(shù)據(jù)的收集則就在獲取的速度上有相當(dāng)高的要求。只有及時的獲取信息才能更好的阻止災(zāi)害帶來的破壞繼續(xù)的蔓延。因此關(guān)于大數(shù)據(jù)的的處理，獲取速度是其中的一個重點。

（3）數(shù)據(jù)的真實性

大數(shù)據(jù)的收集的來源一般都是比較可靠的，因此關(guān)于大數(shù)據(jù)的質(zhì)量上也是可以得到很好的保證。如：國家氣象局每天進(jìn)行的天氣播報，關(guān)于各個地區(qū)的天氣的變化情況，都是通過專門的機(jī)械觀察總結(jié)得出的，在對于指導(dǎo)人們的生活方面是具有相當(dāng)大的參考意義的。因此，對于大數(shù)據(jù)來說數(shù)據(jù)信息的真實性也是難以忽視的。

（4）價值高

關(guān)于大數(shù)據(jù)的存儲與管理來說，大數(shù)據(jù)的一次收集可以應(yīng)用到許多的方面，以最低的成本創(chuàng)造出最高的價值。如：地質(zhì)部門收集的關(guān)于某地區(qū)的地形地況的資料，在對于該地區(qū)的城市的規(guī)劃，農(nóng)業(yè)的發(fā)展來說都是具有參考價值的，因此我們可以說大數(shù)據(jù)是用最低的成本創(chuàng)造了最大的價值。

2PCM的應(yīng)用

2.1 PCM的概述

PCM作為一種用于儲存大數(shù)據(jù)的變相的儲存器，它很好地適應(yīng)了當(dāng)前對于大數(shù)據(jù)儲存的更高的要求，更加適合高效的大數(shù)據(jù)存儲。關(guān)于閃存技術(shù)對于大數(shù)據(jù)儲存的沖擊，研究者們紛紛投以了探究的目光。在近幾年P(guān)CM的應(yīng)用逐漸的發(fā)展起來，并在眾多的大數(shù)據(jù)存儲器中大獲好評，被研究者們認(rèn)為是未來最具有發(fā)展?jié)摿Υ髷?shù)據(jù)存儲介質(zhì)。

2.2 PCM的發(fā)展?fàn)顩r

PCM的研究最早開始于上世紀(jì)的六十年代，隨著半導(dǎo)體的技術(shù)與相關(guān)的材料的演變，變相的儲存器的優(yōu)勢逐漸的顯現(xiàn)出來并得到了廣泛的重視。直至2007年才有專門研發(fā)PCM的公司出現(xiàn)，隨著人們對于數(shù)據(jù)的存儲需求不斷地增加，PCM也得到了進(jìn)一步的發(fā)展，2012年更是將PCM的研發(fā)推到了一個頂峰，中國更是在這一年第一次擁有可以自主生產(chǎn)變相儲存器的企業(yè)。

2.3 PCM的特性

（1）高存儲密度

PCM儲存單元中的材料主要是硫化物，這種材料的特性是是可以根據(jù)電壓的改變而隨之發(fā)生變化呈現(xiàn)出不同的電阻值。這種材料的應(yīng)用可以通過使用不同的電阻值來分區(qū)儲存數(shù)據(jù)，以達(dá)到一個儲存單元可以儲存多個字節(jié)的目的。另外在PCM的制作技術(shù)的不斷提高，在同等大小上的PCM儲存器可以儲存更多的數(shù)據(jù)。

（2）不易失控

PCM是通過儲存單元中的硫化物的電阻值的變化來實現(xiàn)關(guān)于數(shù)據(jù)的保存的，而硫化物本身的電阻值在不同的電壓和電流的變動而變動，硫化物的穩(wěn)定性就幫助PCM在進(jìn)行儲存大數(shù)據(jù)時不會容易丟失，也不需要通過持續(xù)的供電來保證儲存中的大數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化。

（3）低能耗

PCM儲存是屬于微型儲存器中的一種，僅僅只是依靠硫化物來進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲，不涉及到過多的機(jī)械轉(zhuǎn)動裝置。并且在低電壓的運行中，PCM的讀寫與操作的能耗都是比較少的，不需要通過定期的刷新電流來保存數(shù)據(jù)，屬于綠色的數(shù)據(jù)存儲器。

（4）讀寫不對稱

PCM的讀取延遲較其他的閃存要減少一到兩個的數(shù)量級，并且在新一輪的數(shù)據(jù)存儲中不需要抹除以前留下的痕跡，只需要通過編碼的更改來實現(xiàn)新的一輪的數(shù)據(jù)的更新。其讀寫的不對稱性主要體現(xiàn)在讀取的延遲之上，也就是說較其他的存儲器的讀寫來看，它在運行中呈現(xiàn)出一種非對稱式的記錄。

（5）使用壽命短

PCM的元件在經(jīng)過多次的實驗操作過程，里面的相變材料會變得十分的粗糙，容易導(dǎo)致單元格的數(shù)據(jù)收集失敗，因此在PCM的元件使用上，它的使用次數(shù)是有一定的限制的。所以在對于PCM的元件的設(shè)計上關(guān)于使用壽命的思考也是相當(dāng)?shù)闹匾摹?/p>

3大數(shù)據(jù)中的PCM的應(yīng)用

3.1主存構(gòu)架

在大數(shù)據(jù)橫行的時代，人們對于可以大容量的儲存的要求，對于在主存系統(tǒng)中存在的問題人們提出了相應(yīng)的解決辦法。在開始是用PCM完全的代替原來的DRAM，這種主存的機(jī)構(gòu)之下，構(gòu)成比較的簡單而且是按照DRAM的運行來進(jìn)行工作的，它的讀寫的效率較低。針對這樣的情況出現(xiàn)了混合的朱構(gòu)架模式，所謂的混合式主構(gòu)架模式就是PCM與DRAM混合的存在與主存中。這樣的主存模式將PCM的容量大，能耗低與DRAM的讀寫快結(jié)合起來，有效地解決了單一的PCM運行的讀取慢的問題，但容易造成主存架構(gòu)內(nèi)部變得復(fù)雜。因此在目前來看各種主存得的構(gòu)架模式對于大數(shù)據(jù)的處理來說都是有一定的缺失的。

為了進(jìn)一步的改善這樣的情況，我們在主存的運行中可以通過減少無用的寫入數(shù)據(jù)、提前對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理，通過對于不同數(shù)據(jù)的編碼來將復(fù)雜的運行步驟不斷的進(jìn)行縮減，以達(dá)到高效的處理各種數(shù)據(jù)的儲存。

3.2磨損均衡

在對于大數(shù)據(jù)的處理中的材料的磨損來說，主要是在寫入數(shù)據(jù)時將數(shù)據(jù)進(jìn)行偏移一個值的空間以去除在寫入內(nèi)容時對于可用時間的影響。再對大數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時，要將每個數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移實現(xiàn)周期性的轉(zhuǎn)移，將數(shù)據(jù)計算的方法變簡單，減少不必要的儲存開支。

3.3硬件的糾錯

關(guān)于在DRAM的運行中的錯誤是暫時性的并且可以恢復(fù)到原來的數(shù)據(jù)，而PCM的運行中一旦錯誤是永久的并不可恢復(fù)的。這就對于在運行過程中的硬件的糾錯變得十分的重要。我們要通過使用指針的方式將錯誤的數(shù)值進(jìn)行撤銷，并迅速的用另一個正確的數(shù)據(jù)來代替它的存在。針對不同的硬件出現(xiàn)的不同的錯誤我們要將其進(jìn)行分組化的處理，不斷的糾正各個組合內(nèi)部的錯誤，將儲存的空間合理的分配，以達(dá)到最優(yōu)的儲存效果。

總結(jié)

關(guān)于PCM在大數(shù)據(jù)的存儲與管理中是十分的重要的，面對目前的PCM中存在的問題的研究與解決已經(jīng)提上發(fā)展的日程。人們在不斷的發(fā)展PCM的應(yīng)用時，關(guān)于大數(shù)據(jù)的處理能力也在不斷的提升。因此在進(jìn)入大數(shù)據(jù)的時代，關(guān)于數(shù)據(jù)的存儲與管理，是可以通過技術(shù)的不斷的革新來加以完善的。

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