電子信息技術(shù)中存在的問題分析

（佳都新太科技股份有限公司，廣東 廣州 510665）

一、電子信息技術(shù)簡介

現(xiàn)代電子信息技術(shù)是指獲取和傳遞信息之后，對信息進(jìn)行存儲(chǔ)和處理以及分析的過程。電子信息技術(shù)是實(shí)現(xiàn)管理化和規(guī)范化以及科學(xué)化的電子技術(shù)。通常來說，從電子信息技術(shù)的角度來講，主要指的是電子通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)以及相應(yīng)的計(jì)算機(jī)語言。其主要特征表現(xiàn)為電信計(jì)算機(jī)技術(shù)的、微電子技術(shù)以及通訊技術(shù)。

二、當(dāng)前CPU發(fā)展的幾大技術(shù)瓶頸

（一）功耗問題曾受到滲漏問題的嚴(yán)重影響

電子滲漏問題是指在電腦中，晶體管只能實(shí)現(xiàn)開和關(guān)兩個(gè)狀態(tài)。高等電子技術(shù)學(xué)中我們可以了解到，在晶體管進(jìn)行關(guān)斷的時(shí)候，電子仍然存在微弱的流動(dòng)，這種無法絕對實(shí)現(xiàn)關(guān)斷的現(xiàn)象稱之為電子滲漏。電子滲漏使得發(fā)熱量上升，進(jìn)而影響功耗水平。

為了克服這一技術(shù)難題，國際半導(dǎo)體研究協(xié)會(huì)提出了SOI技術(shù)和應(yīng)變硅等新技術(shù)。

SOI是指在硅晶圓上鑲嵌一層SiO2絕緣層，然后應(yīng)用這種方法來制造晶體管的技術(shù)。所謂應(yīng)變硅技術(shù)是指，將一個(gè)晶體管當(dāng)中的硅原子拉伸，再將附近的硅原子壓縮。在相同功耗的情況下，應(yīng)用應(yīng)變硅和SOI技術(shù)的CPU可以將主頻速度提升25%。

Ben Jone 提出了一種位置緩存技術(shù)來減少功耗。通過這種緩存僅僅保存了所需信息所在的緩存位置，換句話說就是地址信息。如果位置緩存選中，那支持的緩存作為一個(gè)直接映射系統(tǒng)緩存使用，不然的話，作為一個(gè)集關(guān)聯(lián)緩存使用。因?yàn)榧P(guān)聯(lián)緩存缺失率很低，命中所需時(shí)間長，功耗大。這種方式可以結(jié)合二者的優(yōu)點(diǎn)。

IKpark等人提出了一種新的動(dòng)態(tài)電壓縮放算法，它利用進(jìn)程狀態(tài)信息，通過對CPU將來的使用進(jìn)行預(yù)測，提高了預(yù)測的精度，通過這種算法可以在不降低性能的前提下，使得功耗減少11%和57%。

（二）總線運(yùn)行速度嚴(yán)重制約CPU發(fā)展

Merenry公司的分析師安曾經(jīng)說過，很多CPU設(shè)計(jì)人員都覺得，當(dāng)CPU的時(shí)鐘頻率超過系統(tǒng)總線速度的4-5倍時(shí)候，芯片的處理速度甚至要比總線還高，以至于要等待總線向它提供數(shù)據(jù)。所以，盡管有著高速的CPU，整個(gè)系統(tǒng)的速度還是受到總線的制約，這也就是目前臺(tái)式機(jī)CPU利用率低的根本原因。所以，想提升臺(tái)式機(jī)的速度，應(yīng)該改善計(jì)算機(jī)的整體性能，提高總線速度。將來系統(tǒng)的多內(nèi)核方向是發(fā)展的趨勢，多內(nèi)核設(shè)計(jì)會(huì)對總線和集成內(nèi)核控制器有著更大的需求。

三、固態(tài)硬盤技術(shù)難點(diǎn)

SSD固態(tài)硬盤安全性一直受到質(zhì)疑，因?yàn)镾SD固態(tài)硬盤與U盤一樣。由于SSD固態(tài)硬盤的操作失誤，很可能造成數(shù)據(jù)無法挽回的損失，下面就SSD固態(tài)安全性做簡要介紹，希望會(huì)對大家有所幫助。SSD固態(tài)硬盤比傳統(tǒng)硬盤安全性高，但是不能完全刪除數(shù)據(jù)，容易受到來自光源（如紫外線激光）的物理黑客攻擊。盡管成本高，并且耐用，SSD固態(tài)硬盤當(dāng)前很流行，因?yàn)槠湎碾娏啃∏以L問數(shù)據(jù)速度快。隨著固態(tài)硬盤產(chǎn)品廣泛應(yīng)用、且逐漸用于各種設(shè)備，數(shù)據(jù)安全問題提上日程。很多SSD固態(tài)硬盤采用了業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)NAND閃存芯片——為照相機(jī)和MP3所設(shè)計(jì)，因此沒有物理安全保護(hù)措施來避免數(shù)據(jù)被移出。一個(gè)黑客可以輕易地從一個(gè)固態(tài)硬盤上分離NAND芯片，并用一個(gè)閃存芯片程序讀取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)一旦被讀取，可采用數(shù)據(jù)恢復(fù)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)。Handy說，這個(gè)過程操作起來很簡單。其他的物理入侵包括采用一個(gè)紫外射線來解除密碼或密鑰（通過焊接在芯片上來保證固態(tài)硬盤的安全）。在密鑰被打開后，固態(tài)硬盤的數(shù)據(jù)陣列就可采用普通方式進(jìn)行讀取。

四、先進(jìn)結(jié)構(gòu)服務(wù)器（RSSA）主流一對稱處理器系統(tǒng)（SMP）

按存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)不同，RSSA具有多種結(jié)構(gòu)，基于共享存儲(chǔ)器的SMP為當(dāng)今高性能服務(wù)器的主流。它允許多個(gè)CPU共享進(jìn)程任務(wù)和存儲(chǔ)器。SMP系統(tǒng)保持了單一系統(tǒng)空間，可以繼續(xù)沿用與單機(jī)系統(tǒng)一樣的程序設(shè)計(jì)方法，現(xiàn)有單機(jī)環(huán)境中的應(yīng)用軟件可以不加修改地在SMP 系統(tǒng)上運(yùn)行。80年代中期至今，國際上幾乎所有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)廠家都已把SMP技術(shù)作為高端產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)。此類產(chǎn)品有:SGI的Challenge（1到36個(gè)64位MIPS R4 000/R4400CPU）和Power Challenge服務(wù)器（1到18個(gè)64位MIPS R8000CPU）；Sun的 SPARC Sever（1到4個(gè)32位Super SPARC CPU）；DEC的Alpha Sever2100（1到4個(gè)64位Alpha21064CPU）。SMP高性能服務(wù)器有以下特征:高性能的CPU達(dá)數(shù)十Gb內(nèi)存；數(shù)百TB外存；數(shù)百M(fèi)b/s處理速度；數(shù)百M(fèi)b/s系統(tǒng)總線數(shù)據(jù)傳輸率；數(shù)拾Mb/sI/Q總線數(shù)據(jù)傳輸率；網(wǎng)絡(luò)高速接（100Mb/s）；數(shù)Mb高速緩存；高可用性、可管理性、奇偶保護(hù)、內(nèi)存ECC編碼、故障診斷和遠(yuǎn)程維護(hù)2開放性、兼容性和互連性、可擴(kuò)縮性、可剪裁性等。

新一代SMP技術(shù)，采用新型體系結(jié)構(gòu)，其中以NUMA（非一致存儲(chǔ)訪問）最為典型。在NUMA、SMP系統(tǒng)中，各處理器仍共享一個(gè)一致的全局存儲(chǔ)器（系統(tǒng)中各處理器本地內(nèi)存組成一致的共享式全局存儲(chǔ)器），但與傳統(tǒng)SMP技術(shù)不同，NUMA、SMP采用多層次分布式主存結(jié)構(gòu)（本地主存和共享主存）、各級CPU至內(nèi)存互聯(lián)總線（如本地總線和系統(tǒng)底板互聯(lián)總線兩級）等新技術(shù)。

為進(jìn)一步提高服務(wù)器性能，服務(wù)器技術(shù)面臨挑戰(zhàn)是很自然的。有專家提出要迅速解決所謂“四大瓶頸”問題。首先是CPU即加快CPU的工作速度和增加CPU的數(shù)量；其二是總線I/O，提高總線I/O的運(yùn)行速度；其三是磁盤I/O，改善磁盤驅(qū)動(dòng)性能；其四是網(wǎng)絡(luò)I/O，采用優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)接口卡和使用高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

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