存储与传输系统

存储与传输系统（精选12篇）

存储与传输系统 第1篇

关键词：PACS,医院,运用

PACS (Picture Archiving&Communication System) 即医学影像的存储和传输系统, 是利用现代计算机技术, 网络技术并应用与医院业务的信息管理系统。它替代了传统的医学影像的存储和管理方式, 提高了医院的运营效率。PACS系统收集现代医学成像设备如MR (核磁共振) , X线机, CT机等产生的医学影像, 通过网络传送给后台数据服务器并保存, 最后医院医生或者病人通过在线终端可以方便的查看到这些影像。医院通过建设PACS系统并与HIS系统对接, 实现了整个医院的业务的电子化, 流程化, 提高了医院的经营效率, 减少了运营成本。

1 PACS的简介

随着计算机技术, 放射医学技术, 影像医学技术, 计算机网络技术的不断深入发展, PACS系统由原来的简单单机版的mini PACS系统不断发展, PACS系统不断的扩大应用场景, 现在的PACS已经是一个集图形的采集, 收集, 保存, 编辑, 展示, 分析的综合应用平台。PACS系统通过局域网将放射科, 检验科, 门诊部等连接起来, 为医院的医生, 护士以及患者提供准确的医学影像。PACS的基本结构包含了:医学成像设备, PACS后台服务器, 图像显示设备, 高速以太网。

1.1 医学成像设备

医学成像设备主要包括了现在医院中广泛使用的B超机, CT机, 数字胃肠机, 血液分析仪, 放射科X线机等。这些设备通过使用DICOM标准接口与PACS后台服务器进行图像的提取和存储。目前虽然大部分设备都支持了DICOM标准接口, 但是还有很少的设备使用串口或者USB接口来于PACS后台服务器通信, 这需要第三方设备提供商开发对应的接口来连接到医院的PACS系统中。

1.2 PACS后台服务器

PACS后台服务器是整个PACS系统的核心。目前PACS系统后台一般包含了数据库服务器, 应用服务器, 备份服务器。应用服务器上面安装了系统的业务软件, 该软件负责与医学成像设备通信获取医学影像数据, 与数据库服务器通信负责医学影像数据的存取以及备份管理, 与图像显示设备通信负责医学影像的传输。数据库服务器是数据的保存平台, 可以保存和管理系统中的医学影像文件和数据。在数据库服务器上可以安装大型数据库管理系统。备份服务器主要管理大型的磁盘阵列来备份系统产生的大量图像数据。由于现在图像数据量的大小越来越大, 如CT扫描片10MB、胸片20MB、DSA造影80MB等, 而且为了保证系统7*24小时, 需要大量的数据备份, 以备异常的时候及时替换。

1.3 图像显示设备

图像显示设备主要包含了医院中大量使用的普通PC机显示器, 高分辩影像诊断工作站以及各种嵌入式显示设备。通过这些显示设备可以高效的看到各种医学影像, 并通过图像编辑软件进行放大, 缩小, 编辑等各种操作。

1.4 高速以太网

为了保证医院各种信息的传输, 需要建议医院的高速以太网局域网。对于小型医院可以使用100M以太网, 对于中型医院可以使用光纤以太网, 对于大型医院可以使用高速以太网。

2 PACS系统应用

2.1 实现无胶片化管理

PACS系统实现了无胶片化管理, 以前的图像都是通过胶片保存, 但是随着医院业务的发展, 保存和管理这些图像都需要投入大量的人力和物力。如果使用PACS系统可以让医院减少在这方面的投入, 可以提高医院管理图像的效率, 可以保证医院业务的扩展。

2.2 提高医院的工作效率和医疗质量

通过与医院信息系统的连接, 医生可以通过PACS系统查询病人的电子X片, CT片, 不仅提高了工作效率, 而且减少了人为误差。病人可以通过PACS系统查询的查询到自己的体检结果, 可以对自己的病情建立档案。检验科的医生可以通过PACS系统高效的建立收集, 检验, 电子报告的一体化流程。

2.3 方便医学科研和临床诊断

在PACS系统中可以建立病人的图像系统, 帮助医生分析这些病人的病情发展。医院可以通过PACS系统帮助实习医生通过图像学习对病人病情的诊断, 对医学教学和科研提供了大量的原始一手资料。医院可以通过PACS系统统计和分析大量的医院影像, 对各种病情提供典型图像, 对大量图像来同时互相参照比较, 对各种病情提供统计, 查询等功能, 为医生为本地的病人状况进行分析。

2.4 实现远程医疗, 扩大医院知名度

PACS系统可以帮助医生之间进行远程会诊。在某个病人的病情需要各个专业的医生会诊的时候, 各个医生可以通过PACS系统获取到病人的医学影像, 并进行诊断, 讨论, 手动方案的选择。医院之间通过PACS系统共享数据, 为国内外的学术交流, 医学科研交流等提供了良好的技术基础。

3 总结

PACS系统可以实现医学影像的无胶片化管理, 可以帮助医生高效的通过电子X片, CT片, 定位病人病情, 减少了人为误差。随着PACS系统与医院信息系统的高效整合和集成, 可以帮助医院更加高效的运转起来。但是PACS系统目前也存在一些问题, 如需要所有的采集设备支持dicom标准或者类似标准, 如需要提供医院的电子扫描系统的质量来满足PACS系统医学图像的高分辨率, 如需要高清的图像显示设备来满足医生的诊断需要。不过, 随着计算机技术的发展, 图形图像技术的发展, 各种医学设备的更新, 构建医院PACS系统的成本越来越低, 越来越容易, 更容易与医院信息系统整合。

参考文献

[1]陈金雄, 吴学贵.我院信息化建设的总体规划与实施[J].中华医院管理杂志, 2002, 18 (5) .

[2]邵庆东, 韩晟, 王锦伟.第四军医大学口腔医院信息化建设与发展[J].中华临床医学杂志, 2006, 3.

存储与传输系统 第2篇

计算机硬件系统与信息存储

一、是非题

1.操作系统是对计算机硬件和软件资源进行统一管理、统一调度、统一分配的系统软件。

A．对 B．错

2.构成计算机电子的、机械的物理实体称为计算机硬件系统。

A．对 B．错 3．计算机的“兼容性”，是指在新类型的处理器上开发的软件能够在旧的处理器中被正确

执行。

A．对 B．错

4．ISA、PCI、AGP、IDE等是一些不同的总线标准，它们不会应用在同一台计算机中。

A．对 B．错

5．有关存储器读写速度的顺序为：Cache＞RAM＞硬盘＞软盘。

A．对 B．错

6．两个显示器屏幕尺寸相同，则它们的分辨率必定相同。

A．对 B．错

7．一台微型计算机只要安装了Windows95或以后的操作系统就具备即插即用特性。

A．对 B．错

8．CMOS用来保存当前系统的硬件配置和用户对某些参数的设定，是微机主板上的一块可读

写的RAM芯片。

A．对 B．错

9．温彻斯特硬盘的主要特点是将盘片、磁头、电机等驱动部件等制成一个不可随意拆卸的

整体，形成了一个密封组合式的硬盘存储器。

A．对 B．错

10.优盘只需要通过通用串行总线接口（USB）与主机相连，在使用前不需要安装相应的

驱动程序。

A．对 B．错

11.微型计算机外存储器是指软盘、硬盘、光盘等辅助存储器。

A．对 B．错

12.定点数是指小数点位置固定不变的数，它只能表示整数与纯小数。A．对 B．错

13．每种显示器均有多种供选择的分辨率。

A．对 B．错 14．位图图像只能表示单色图像。

A．对 B．错

第二章 计算机硬件系统与信息存储 121

15.声音信号可以直接送入计算机存储和处理。

A．对 B．错

二、单选题

1.一个完整的计算机系统包括______。A.主机及其外部设备 C.系统软件及应用软件 2.软件系统包括______。

B.主机、键盘、显示器 D.硬件系统及软件系统 B.系统软件与应用软件 D.程序数据与文档 B.语言处理程序 D.数据库管理系统 A.程序与数据

C.操作系统与语言处理系统

3.系统软件中最重要的是______。

A.操作系统

C.工具软件

4.下列四种软件中，属于系统软件的是______。A.WPS

B.Word C.Windows

D.Excel 5．某学校的工资管理程序属于______。

A.系统软件 C.工具软件

B.应用软件 D.文字处理软件

6.按冯〃诺依曼的观点，计算机由五大部件组成，它们是______。

A.CPU、控制器、存储器、输入设备、输出设备 B.控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备

C.CPU、运算器、主存储器、输入设备、输出设备

D.CPU、控制器、运算器、主存储器、输入/输出设备

7.所谓的“裸机”是指______。

A.单片机

C.不装备任何软件的计算机 A.RAM

B.不装备任何外设的计算机 D.只装备操作系统的计算机 B.ROM D.寄存器

B.操作码与操作数 D.编译码与操作码 8.在微机系统中基本输入输出系统BIOS存放在______中。

C.硬盘

9.计算机指令一般包括______。

A.数据与指令

C.区位码与国际码

10.微型机中的CPU是______。

A.分析、控制并执行指令的部件

B.寄存器

C.分析、控制并执行指令的部件和存储器 D.分析、控制指令的部件和存储器和驱动器 11.微型计算机中运算器的主要功能是______。

A.控制计算机的运行

B.算术运算和逻辑运算 12

2大学计算机基础上机实验指导及习题 · 第二篇

习题

C.分析指令并执行

D.负责存取存储器中的数据

12.内存储器的每一个存储单元都被赋予唯一的一个序号，作为它的______。

A.地址

B.标号

C.容量

D.内容

13.在内存储器中，需要对______所存的信息进行周期性的刷新。A.PROM

C.DRAM

14.静态RAM的特点是______。

B.EPROM D.SRAM A．在不断电的条件下，静态RAM不必定期刷新就能永久保存信息 B．在不断电的条件下，静态RAM必须定期刷新才不致丢失信息 C．在静态RAM中的信息只能读不能写

D．在静态RAM中的信息断电后也不会丢失

15.配置高速缓冲存储器(Cache)是为了解决_____。

A.内存与辅助存储器之间速度不匹配问题 B.CPU与辅助存储器之间速度不匹配问题 C.CPU与内存储器之间速度不匹配问题 D.主机与外设之间速度不匹配问题

16.若微机在工作过程中电源突然中断，则计算机______中的信息全部丢失。

A.ROM和RAM

B.ROM C.RAM

D.硬盘 17.在微机系统中，I/O接口位于______之间。

A.主机和总线

B.主机和I/O设备 C.I/O设备和I/O设备

D.CPU和内存储器 18.目前Pentium微型机的局部总线技术普遍采用_____。A.ISA

B.EISA C.PCI D.MCA 19．Intel公司推出的新一代图形显示卡专用总线是______总线。A.USB

B.ISA C.PCI

D.AGP 20.软盘驱动器在寻找数据时______。

A.盘片转动、磁头不动

C.盘片转动、磁头移动

B.盘片不动、磁头移动 D.盘片、磁头都不动 B.输入输出接口 D.以上均可 21．在计算机系统中，一般将除CPU和内存储器之外的部分称为______。

A.输入输出设备 C.输入输出系统

22.下列有关外存储器的描述不正确的是______。

A．外存储器不能为CPU直接访问，必须通过内存才能为CPU所使用 B．外存储器既是输入设备，又是输出设备 C．外存储器中所存储的信息，断电后会丢失

第二章 计算机硬件系统与信息存储 123

D．扇区是磁盘存储信息的最小物理单位

23.要使用外存储器中的信息，应先将其调入______。

A.控制器

C.微处理器 A.USB式

B.运算器

D.内存储器 B机械式

24.下列______的鼠标不属于鼠标的内部构造的形式。

C光机式

D.光电式

25.计算机显示器参数中，参数640×480，1024×768等表示______。

A.显示器屏幕的大小

C.显示器的分辨率

A.激光打印机

B.显示器显示字符的最大列数和行数 D.显示器的颜色指标 B.针式打印机 D.热敏打印机 B.可写光盘 D.可读写内存 26.通常所说的24针打印机属于______。C.喷墨式打印机

27.CD-ROM是指______。

A.只读性光盘

C.只读内存

28.光驱的倍速越大______。

A.数据传输越快

B.纠错能力越强

C.所能读取光盘的容量越大

D.播放DVD效果越好

29.微机与并行打印机连接时，打印机的信号线应连接在计算机的______上。A.并行接口

B.串行接口 C.扩展I/O接口

D.USB接口 30.下列术语中，属于显示器性能指标的是______。

A．速度 C.分辨率

B.可靠性 D.精度

31.下列关于打印机的描述中，______是正确的。

A.激光打印机是击打式打印机 B.喷墨打印机是页式打印机

C.针式打印机的打印速度比非击打式打印机快 D.LQ-1600K是激光打印机

32.下列四种设备中，属于计算机输入设备的是______。

A.UPS

B.服务器

C.绘图仪

D.扫描仪 33．_____是拨号上网必不可少的外部设备。

A.Modem

B.网卡 C.声卡

D.USB

34.在计算机内存中，存储1个ASCII码字符编码需用_____个字节。

A.1 C.7 B.2

D.8

4大学计算机基础上机实验指导及习题 · 第二篇

习题

35.一台微机若字长为8个字节，则在CPU中作为—个整体加以传送处理的二进制数码为

______。A.8位

B.64位

C.16位 D.32位

36.若已知彩色显示器的分辨率为1024×768，如果它能显示16色，则显示存储器容量至少

应为_____。A.192KB

C.384KB

B.192MB D.384MB 37.计算机中采用二进制，是因为______。

A.可降低硬件成本 B.两个状态的系统具有稳定性

C.二进制的运算法则简单

38.下列描述正确的是______。

A.1KB=1024×1024B

C.1KB=1024MB

D.上述三个原因 B.1MB=1024×1024B D.1MB=1024B

39.任何进位计数制都包含基数和位权值两个基本要素，八进制数的基数为_____，八进制

数中第i位上的权为_____。

A.7，8 B.7，8i

C.8，8 40.下列数据中最大的数是______。

D.8,8

i A.(1227)8

B.(1FF)16 C.(101000)

2D.(789)10

41．计算机中的带符号数通常用补码表示，以下关于补码的概念正确的______。

A．0的补码是唯一的C．A、B均正确

B.符号位单独运算 D.A、B均不正确 B.基数和尾数 D.整数和小数 B.真值 D.基数 42.计算机中，一个浮点数由两部分组成，它们是_____。

A.阶码和尾数 C.阶码和基数 43.数字在计算机中的表示称为______。

A.补码

C.机器数

44．若一台微机地址总线为28位，则其内存的最大容量为______字节。

A.128M

B.256M C.512M

D.1024M 45.在微型计算机中，应用最普遍的字符编码是______。

A.BCD码

B.ASCII码

C.汉字编码

D.国标码 46.以下______不是微机显示卡的显示标准。

A.EGA

B.XGA

C.VGA

D.SVGA

第二章 计算机硬件系统与信息存储 125

47.现在使用最多的硬盘接口是_____。

A.RLLC

B.ESDI C.SCSI

D.IDE B.DVD 48.______为可擦写光盘。

A.CD-ROM

C.LD

D.CD-RW

49．在以下关于图形、图像存储的叙述中，错误的是_____。

A.显示位图图像比显示矢量图像慢

B．位图图像是以屏幕上的像素点信息来存储图像的

C．矢量图像所占的存储空间比位图图像小

D．对矢量图像的处理比位图图像复杂

50．模拟的声音信号必须数字化处理后才能被计算机存储和处理，其数字化过程的正确

顺序是_____。

A.量化→保持→采样→编码 B．采样→保持→量化→编码 C．量化→采样→保持→编码 D．采样→量化→保持→编码

三、多选题

1.下列关于操作系统的叙述中错误的是______。

A.操作系统是软件和硬件之间的接口。

B.操作系统是源程序和目标程序之间的接口。

C.操作系统是用户和计算机之间的接口。D.操作系统是外设和主机之间的接口。2.CPU由______组成。

A.内存储器

C.运算器

A.键盘 C硬盘

B.控制器 D.寄存器组 B.内存储器 D.显示器 3.下列部件中，不能直接通过总线与CPU连接的是______。

4.在微机性能指标中，用户可用的内存储器容量通常是包含______。

A.ROM的容量

B.RAM的容量

C.Cache的容量

D.硬盘的容量

5.微型计算机的辅助存储器比主存储器______。A.存储容量大

B.存储可靠性高 C.读写速度快

D.价格便宜 6．计算机的控制芯片组是指______。

A.南桥

B.北桥

C.控制器

D.CMOS 126

大学计算机基础上机实验指导及习题 · 第二篇

习题 7.微机中使用的鼠标器可以连接在计算机主机的______上。

A.并行接口

B.串行接口

C.PS/2接口

D.USB接口

8.微机系统中，CPU与外设传送信息的控制方式有______。

A.程序控制方式

B.中断方式

C.DMA方式

D.通道方式 9.CPU的指令大致可以分为______。

A.数据传送指令

B.算术和逻辑运算指令 C.输入输出指令

D.转移指令 10．以下______是计算机主机板上的部件。A.控制芯片组

B.Cache C.总线扩展槽

D.CPU

11．按照传送信息的类型分类，总线分为______。

A.系统总线

B.数据总线

C.地址总线

D.控制总线

12．硬盘接口是硬盘与主机系统之间的连接部件，分为______。

A.IDE/EIDE

B.SATA C.SCSI

D.光纤通道 13．打印机的主要技术指标有______。

A.分辩率

B.扫描频率 C.打印速度

D.打印缓冲存储器容量 14.任何进位计数制都包含的基本要素有______。

A.位权 C.阶码

A.数值数据

C.图像数据

B.基数 D.尾数 B.视频数据 D.音频数据 15.下列______类型的数据能在计算机中存储。

四、填空题

1.冯·诺依曼为现代计算机的结构奠定了基础，他的主要设计思想是______。2.在计算机中，负责指挥和控制各部件有条不紊地协调工作的部件是______。3．人们为解决某项任务而编写的指令的有序集合就称为______。

4.在旧类型处理器上开发的软件能够在新的处理器中被正确执行被称为______。

5．计算机主机部分的大多数部件安装在主机箱内的______上，外部设备通过I/O接口与它

第二章 计算机硬件系统与信息存储 127

相连。

6.在微机主板上，______实现CPU与计算机中的所有部件互相沟通，用于控制和协调计算 机系统各部件的运行，在CPU与内存、外设之间架起了一座桥梁。7．______是计算机处理数据的基本单位。8.在磁盘中的程序是以______的方式来存储的。

9.硬盘的一个主要性能指标是容量，硬盘容量的计算公式为______。10.目前Pentium微型机的局部总线技术普遍采用______。11.在计算机中通用的字符编码是______。

12.在计算机系统中，有两种不同的图形、图像编码方式，即位图编码和______ 编码

方式。

13.显示器上相邻像素的两个同色点的距离称为______。14.每一种计算机外部设备都需要______才能正常工作运行。

浅析医学图像存储与通信系统的运用 第3篇

【关键词】医学图像；通信系统；数字化诊断

在数字化诊断技术的广泛应用上，产生更多医学图像，为提高各类医学图像资料的应用效果，应做好对医学图像存储与通信系统应用方式的研究。系统主要利用临床医学、数字化影响技术、计算机信息技术以及影像分析技术等，实现了由医学图像资料向计算机可以处理的数字形式的转变，并且可以利用计算机与网络通讯设备来完成各类影响资料的收集、存储、管理以及应用，达到共享信息的目的。

一、医学图像存储与通信系统结构分析

1.硬件结构

1.1影像采集。硬件系统主要完成对各类医学影像数据的收集、管理以及应用，对于采集设备其主要功能就是获取各类信息数据，如CT、CR、ECT、内镜、核磁共振以及超声波成像等[1]。现在所应用的数字化影像设备可以直接从各类医学仪器上完成影像数据的采集，并且可以将非DICOM标准格式转换为DICOM格式。

1.2影像存储。对于医疗行为中所产生的各类图像，可以通过服务器、磁盘列阵等对其进行存储管理。因为系统中应用计算机技术与网络技术，对各类影像数据的存储可以直接上传到数据库中，可以更方便的实现数据的共享。其中，系统所应用的网络设备主要包括高度宽带网络系统，以及存储区域网络等。

1.3显示设备。系统中所应用的显示设备，必须能够满足各类影像数据的显现需求，同时可以保证医疗诊断图像的有效处理，为后续医疗活动提供更充分有效的数据支持。

2.软件结构

2.1影像归档。以系统数据等级为依据对各类影像数据进行登记划分，并做好系统存储设备的管理，并将近期需要使用的影像数据上传到在线设备上，其余暂时不用的则可以上传到离线或者移动存储设备上[2]。另外，还应结合医生实际应用需求，将各类所需数据资料上传到客户端，在对病人病情进行分析研究时，可以更快速的完成对信息的调取与应用，提高信息应用效率。

2.2数据库。日常医学工作会产生大量影像数据信息，要想完全完成所有信息数据的管理，必须要对系统配置图形数据传输、图像处理以及数据库管理软件，不但可以将各类医疗图像与诊断报告等数据资料上传到系统数据库中，同时系统服务器还可以实现对各类数据的分类整理，最终将其上传到相应的存储介质中，并以满足实际需求为目的，实现不同介质之间信息的交换与转存。

2.3系统管理。系统设计应满足群集与服务器的分级管理，支持不同系统之间数据的交换与互联，并且可以同时完成对多个系统的协调性指挥与控制，按照设计工作流程完成对整个工作站的管理。

2.4处理应用。系统还应对各类影像数据进行格式转化或者压缩处理，并且要求在医生客户端能够实现对病人影像资料的显示与基本处理，如影像回放、多切面重建、三维重建以及出据诊断报告等。另外，对于系统来说，医生查询与应用的所有影像数据信息必须是实时的，应将显示时间控制在2s范围内。

二、医学影像存储与通信系统实际应用分析

1.医学影像数据采集

随着DICOM标准的逐步应用，可以将可以以直接或者间接的方式，将医疗行为产生的图像转换成系统可以存储与处理的数字化形式。以下三个方面阐述了DICOM是医学影像数据交换的主要标准，第一：定义了图像通过点对点、网络方式、文件方式等进行交换的方法和规范；第二：定义了病人信息以及相关病人图像参数和格式信息；第三：所有医疗图像、诊断报告等数据的收集、整理以及存储等行为都可以利用计算机来实现，其中图像数据资料的采集處理主要就是利用图像采集卡完成设备模拟视频信号与数据信号的转变，最终可以通过软件完成数字信号的接收并形成图像信息，并且使用专业化图像采集设备进行数字化处理后采集[3]。

2.影像数据存储与管理

医院所应用系统的存储模式和管理流程主要分为在线、近线和离线存储以及管理等类型。在具体是规划系统时，保证系统提供商可以对医疗图像数据存储管理各类模式间的迁移过程，就维护与控制等方面提供自动执行以及管理能力。并且要求系统可以实现对超大规模数据库管理系统的控制，完全实现对数据库内所有图像资料的管理与应用。必须要求其有能力处理超大数据的运转，传统的实践表明，在医院中每天都会生出医学图像会非常多来增加进系统的数据库中。目前，系统数据通常要分级存储，即：对于常用数据保存3-6个月的影像资料，并存储在在线设备中；过期数据保存在近线设备或者离线设备，保存时限为5年之内；保存超过5年的影像资料在离线设备中保存。随着存储上设备的日益小型化、大容量化，图像保存的相应成本逐渐降低，存储设备的空间限制在不断减少，可以在更大程度上满足系统各类图像信息的存储与控制，提高了各项图像的应用效率。

3.影像显示与处理

医学图像存储与通信系统具有较好的处理功能和人机界面，在实际应用中，满足不同操作水平医生实际应用需求。这就对系统功能的完全性有了更高的要求，保证其具有数据存储、数据查询、图像显示以及图像处理等功能，并且可以通过良好的人机界面来达到图像缩放、编辑、旋转等处理，保证可以在各方面促进医生对疾病的确诊速度与准确性，提高医院对系统的要求。

三、医学影像存储与通信系统应用所存问题

对于医学图像存储与通信系统来说，虽然目前在研究上已经取得了一定的成果，但是受开发经费影响，现在很多医院所用系统设备仍比较陈旧，缺少标准数字接口，尤其缺少可以利用网络传输医学图像的设备。对于很多医院来说，受建设规模以及自身经济等因素影响，系统设备投入力度不足，再加上医学人员计算机操作水平比较低，日常操作不规范，如果后期设备维护不到位，很容易导致设备发生故障，这样就会对医疗活动产生影响。另外，现有开发的HIS/RIS系统忽略了标准化问题，不能顺利与系统集成。从总体上来看，我国对此项系统的研究效果还比较低，仍存在各种技术问题，还需要做更进一步的研究分析。

结束语

在医疗行业信息化与数字化发展的背景下，对医学图像存储与通信系统的研究已经势在必行，需要以满足实际应用需求为目的，更进一步对存在的问题进行研究，采取有效的措施进行管理，争取不断提高其应用效果。

参考文献

[1]覃斌.医学图像存储与通信系统的应用及发展[J].实用医学影像杂志，2013，01：70-71.

[2]王燕楠.基于Hadoop的海量医学影像数据处理过程中的优化方法研究[D].首都师范大学，2014.

[3]王良军.DICOM标准下对医学图像数字签名的研究[D].南方医科大学，2010.

作者简介

存储与传输系统 第4篇

视频系统的图像质量，通常被认为与摄像头的选取、现场的照明度，以及系统的信息传输方式有关。然而除了上述条件之外，视频系统的图像质量还与视频系统图像文件的存储格式有直接关系。无损存储格式是底片最真实的记录，如RAW格式，其成像的结果是从影像传感器中得到的原始信息，是真正意义上的“数字底片”。RAW格式的优点是影像质量最高，同时图像存储尺寸适中，而且很多参数可支持后期调整，并且不影响画质;缺点是RAW文件不同于JPEG等类型的文件，代码中没有头文件，这使得很多软件无法支持对它的读取和编辑，通用性差。TIFF格式(Tagged Image File Format)也是一种无损压缩格式，TIFF格式图片保存的图像信息和RAW格式图片是相等的，但其存储尺寸却比RAW格式图片大很多。TIFF和RAW一样，都保存了最完整的信息量，而且都支持用软件修改诸如白平衡之类的参数，便于后期修改。而与RAW相比，TIFF的优点是软件读取方便、编辑方便，缺点是文件太大，会极大地占用存储空间。图像是展示网页风采的重要工具，但是由于网络带宽等客观因素的影响，大尺寸的图片显示、传输都很慢，在网络上的应用不便;所以就要用到图像压缩技术。通过存储对比试验笔者发现：同样的一张分辨率为25093491的图片，使用TIF格式存储的尺寸为8.35MB，使用JPEG格式存储的尺寸则仅有538kB虽然它是一种有损的存储技术，但是能够在尽量不影响图像质量的前提下，最大限度地压缩图像文件的尺寸，是保障图像远程、在线使用的重要工具。目前主流的图像压缩存储的格式包括JPEG、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.264等。

2 视频系统设施中影响图像质量的各类问题的分析

(1）摄像头

摄像头、摄像头镜头的配置较为重要。照度和焦距都是重要参数。摄像机的灵敏度应根据监视目标的照度进行选择。镜头的焦距应根据视场大小和镜头与监视目标的距离确定，按下式计算：

式中，F为焦距，A为图像场高度，L为物距，H为视场高度，单位均为mm。

传输彩色电视基带信号时，如5.5MHz点的不平坦度大于3d B，宜增加电缆均衡器;如大于6d B，应增加电缆均衡放大器。如果这些参数配置不好，会直接导致图像质量的失真。

(2）照度

监视目标的最低环境照度应高于摄像机最低照度的10倍。

(3）传输情况

在一定的距离内，可以使用同轴电缆直接传输视频信号;传输距离超过可允许范围后，需要增加视频放大器予以接力。此外还可以使用双绞线(双绞线收发器)、光缆(光端机)。

(4）存储格式

MJPEG、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.264等是常用的存储格式, 他们对图像质量的影响和应用情况将在下文进行具体介绍。

3 存储系统的分析

当前，图像的存储主要使用1T以上的大硬盘;要保证图像资料可以按预期存储足够的天数，一台16路的标准硬盘录像机至少需要配备4块硬盘。以国家图书馆一个较普通的视频系统为例：系统共有40台硬盘录像机，整个系统合计有160块硬盘在全年365天24小时运行(如果有特殊需求，硬盘的数量可能还要增加)。每块硬盘都有预期的寿命，即平均故障时间，假如以一块硬盘的平均故障时间为70万小时来计算，则一个有160块硬盘的系统，其平均故障时间为4375小时，也就是说整个系统平均运行4375小时就可能有至少一块硬盘会发生故障。所以，提高存储图像资料的压缩比，节省硬盘个数，是保障系统稳定运行的重要手段。

4 各种图像存储压缩格式的对比

(1) MJPEEG

MJPEG是指Motion JPEG(动态JPEG)，即按照25帧/秒的速度使用JPEG算法压缩视频信号，完成动态视频的压缩。MJPEG格式是由JPEG专家组制定的，该图像格式是对每一帧进行压缩，压缩率通常可达1/6。MJPEG图像流的单元是一帧一帧的JPEG画片，就像每一帧都是独立的图像一样。因为每帧都可任意存取，所以MJPEG常被用于视频编辑系统。MJPEG能产生高质量、全屏、全运动的视频，但其压缩过程需要依赖附加的硬件。此外，MJPEG不是标准化的格式，各厂家都有自己的MJPEG版本，彼此的文件无法互相识别。MJPEG的优点是画质比较清晰，缺点是压缩率低，带宽占用量很大，一般单路占用带宽2M左右。

(2) MPEG-1 VCD标准

MPEG-1 VCD标准制定于1992年，以工业级标准为目标而设计，用于传输1.5Mbps数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音的编码，可适用于不同带宽的设备，如CD-ROM、Video-CD、CD-i。按MPEG-1标准压缩后，视频数据的压缩率为1/100～1/200，影视图像的分辨率一般为36024030 (NTSC制)或36028825 (PAL制)，质量比家用录像系统(VHS，即Video Home System)的质量略高;音频压缩率为1/6.5，质量接近于CD-DA的质量。MPEG-1允许超过70分钟的高质量视频和音频存储在一张CD-ROM盘上。VCD采用的就是MPEG-1标准，该标准是一个家庭电视质量等级的视频、音频压缩标准。MPEG-1的编码速率最高可达4～5Mbits/sec，但随着速率的提高，解码后的图像质量有所降低。MPEG-1也被用于数字电话网络，如非对称数字用户线路(ADSL)和教育网络等上的视频传输，以及实现视频点播(VOD)。此外，MPEG-1也可被应用于记录媒体或是用来在Internet上传输音频。MPEG-1标准信号占用的网络带宽在1.5M左右。

(3) MPEG-2 DVD标准

MPEG-2 DVD标准制定于1994年，其设计目标是实现达到高级工业标准的图像质量以及更高的传输率，主要针对高清晰度电视(HDTV)应用的需要，传输速率在3～10Mbits/sec间，适用于1.5～60Mbps甚至更高的编码范围。MPEG-2影视图像的质量为广播级，声音的质量接近于CD-DA的质量。MPEG-2的图像分辨率为72048030 (NTSC制)或72057625 (PAL制)，是家用视频制式(VHS)录像带分辨率的两倍。MPEG-2的音频编码可提供左、右、中及两个环绕声道，以及一个加重低音声道和多达七个伴音声道(这就是DVD可有8种语言配音的原因)。由于在设计时进行了巧妙处理，MPEG-2可与MPEG-1兼容，大多数MPEG-2解码器可以播放MPEG-1格式的数据，如VCD。除了作为DVD的指定标准外，MPEG-2还可用于广播、有线电视网、电缆网络以及多级多点直播(Direct Broadcast Satellite)的广播级的数字视频传输。此外，MPEG-2还有一个重要的特点，即其可提供一个较广的压缩比改变范围，以适应不同的画面质量、存储容量，以及带宽的要求。对于最终用户来说，由于受到现有电视机分辨率的限制，MPEG-2所带来的高清晰度画面(如DVD画面)在电视上的效果并不突出，但MPEG-2的音频特性(如加重低音，多伴音声道等)却十分引人注目。MPEG-2的画面质量最好，但占用的带宽也非常大，在4M～15M之间，不大适合远程传输。

(4) MPEG-4

如果说，MPEG-1“文件小，但质量差”，而MPEG-2则“质量好，但更占空间”的话，那么MPEG-4则很好地结合了两者的优点。MPEG-4于1998年10月定案，在1999年1月成为国际性标准;随后为扩展用途又进行了第二版的开发，于1999年底结束。MPEG-4是超低码率运动图像和语言的压缩标准，它不仅着眼于一定比特率下的视频、音频编码，而且更加注重提高多媒体系统的交互性和灵活性。MPEG-4标准主要应用于视像电话(Video Phone)、视像电子邮件(Video E-mail)和电子新闻(Electronic News)等，其传输速率要求较低，在4800bits/sec～64kbits/sec之间，分辨率为176144。MPEG-4的核心是在很窄的带宽上，运用帧重建技术，压缩和传输数据，以求以最少的数据获得最佳的图像质量。与MPEG-1和MPEG-2不同，MPEG-4为多媒体数据压缩提供了可能。它所定义的是一种格式、一种架构，而不是具体的算法。它可以充分地引入各种各样的多媒体技术，包括压缩本身的一些工具、算法，也包括图像合成、语音合成等技术。MPEG-4的一大特点是其更适合于交互AV服务以及远程监控MPEG-4是第一个令使用者由被动变为主动(不再只是观看，而是被允许加入其中，即获得交互性体验)的动态图像标准;其另一个特点是其综合性从根源上说，MPEG-4试图实现自然物体与人造物体的融合(视觉效果意义上)。更广的适应性和可扩展性也是MPEG-4的设计目标之一。MPEG-4标准信号的占用带宽可调(与图像的清晰度成正比)，以目前的技术，一般占用带宽大致在几百kbps左右。

(5) H.264视频编码标准

H.264视频编码标准是专为中高质量运动图像压缩所设计的低码率图像压缩标准。H.264采用运动视频编码中常见的编码方法，将编码过程分为帧内编码、帧间编码两个部分。在帧内采用改进的DCT变换并量化;在帧间采用1/2像素运动矢量预测补偿技术，使运动补偿更加精确;量化后使用改进的变长编码表(VLC)的量化数据进行熵编码，得到最终的编码系数。H.264标准压缩率较高，CIF格式全实时模式下单路占用带宽一般在几百kbps左右，具体占用带宽大小因画面运动量多少而有所不同。H.264最大的优势是具有很高的数据压缩比，在同等图像质量的条件下，H.264的压缩比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍;缺点是画面质量相对而言略差一些，带宽占用量会随画面运动复杂度的变化而大幅度波动。

5 录像与回放情况的比较

以采用PAL制式，符合中国现行电视系统制式的系统为例，在摄像头所需的标准照度下，闭路监视系统的图像质量和系统技术指标应符合下列要求：

传输系统是图像信号、控制信号的通道，一般要以保证图像的实时性、清晰度为首要任务，通常采用模拟形式，选用SYV75-5同轴电缆进行传输，采集速度为25帧/秒;

图像质量按“图像损伤主观评价”标准评定不低于4级;

视频信号输出幅度为1VP-P，±3d B，信噪比大于50 dB，灰度高于8级;

电视监控系统彩色图像的水平分辨率大于480线，图像画面的灰度高于8级;

图像显示最大分辨率为76856724bit (PAL制)。

对于这种系统的以上要求，本文所述的5种通用的压缩存储格式基本上都能满足。

6 结束语

目前，在一般需求下使用最多的压缩格式就是MPEG-4和H.264，所以目前各种硬盘录像机使用最多的标准化存储形式也就是这两种。在本文所述5种较为通用的格式中，MPEG-2一般不作为安防视频系统的存储格式使用，JPEG和MPEG-1在早期的一些小型系统中曾经使用过，现在也已不再使用。

分布式存储系统：TDSS 第5篇

TDSS是一个高可扩展、高可用、高性能、面向互联网服务的分布式存储系统，主要针对海量的非结构化数据，它构筑在普通的Linux机 器集群上，可为外部提供高可靠和高并发的存储访问，它采用了HA架构和平滑扩容，保证了整个文件系统的可用性和扩展性，

同时扁平化的数据组织结构，可将文 件名映射到文件的物理地址，简化了文件的访问流程，一定程度上为TDSS提供了良好的读写性能。

项目主页：www.open-open.com/lib/view/home/1365411366593

存储与传输系统 第6篇

该A200产品补充了希捷ClusterStor横向扩展存储系统产品线。A200能够使用户在保持在线快速检索的同时，不间断地从性能优化的主存储层中迁移指定数据。在共享HPC环境中，企业往往被迫要在使用所有可用数据做最佳分析和从磁带检索数据所需的时间之间做出选择，而A200解决了这一常见难题。通常，通过迁移数据和释放空间就可以实现数据的有效布局，提升主存储器的性能。预置ClusterStor A200解决方案包括一个自动策略驱动分层存储管理系统（HSM）和超高的横向扩展能力。

希捷高性能计算系统业务副总裁兼总经理Ken Claffey 表示：“A200是我们高性能ClusterStorLustre和IBM Spectrum Scale工程系统的有效补充。它不但能够平衡性能，还提供用于针对最小资本支出和运营成本的优化系统，适用于动态归档应用。许多关键的HPC系统需要重读并分析已经归档的有价值的数据，但是我们客户却希望这些大量的归档能够形成可以即时在线的大规模数据集。ClusterStor A200是一个特制的解决方案，能够帮助客户在HPC环境中实现存储分层和点对点的工作流程。”

ClusterStor A200针对满足客户最苛刻的HPC需求而设计，包括天气、生命科学、石油和天然气、金融服务、制药及地理空间情报等领域。

ClusterStor A200的机架由多达7块可扩展的存储单元组成，而且还可以轻松添加存储单元和机架到存储池和高可用性ClusterStor管理单元。A200系统也包括一个全面的管理系统，配有独立、易用的管理界面，采用第三代ClusterStor擦除码，提供无与伦比的数据和灾难保护以及极高的耐用性。全新优化的基于网络的擦除码可以使用整个系统的资源，从而快速重建失效的驱动器，提升可用性，同时使交付到客户应用的可用存储最大化。为进一步提升A200系统的耐用性，ClusterStor擦除码配备了独特的机制优先排序最重要的重建数据，从而显著提升系统恢复的时间，实现数据保护最大化。

存储与传输系统 第7篇

关键词：高速信号采集,光纤通道,高速传输,FPGA,CPCI,DDR2 SDRAM

随着现代电子信息技术的迅猛发展,处理信号的带宽变得越来越高。为了满足对较宽频域范围内的高频周期、瞬态非周期信号的准确、实时处理,必须要有一种高采样率、高分辨率的信号采集模块,以便完成对高速、复杂信号的快速采样、存储和传输。本文中提出的高速信号采集存储及光纤传输系统采用Altera公司的Stratix IV处理平台,主要完成高速数据流分组、宽带数字下变频,以及可变带宽的信道化滤波等数字信号实时预处理工作和控制;实现对DDR2 SDRAM SODIMM内存条的控制,完成本地数据的缓存操作[1];实现64 bit的CPCI接口,完成与上位机的通信功能[2];实现高速数据的光纤传输。该系统集成度高,性能稳定,有着较好的应用前景。

1 系统方案设计

本设计中数据采集模块采用2个12 bit的A/D(AD9434BCPZ-500)进行数据采集。系统主要是对所采集数据进行处理,包括数字下变频、FFT变换等工作,并把处理后的数据先存入1 GB的DDR2 SDRAM SODIMM中,采集一定容量后就不再往DDR2 SDRAM存数据,等待上位机读取DDR2 SDRAM内存中的数据后再继续存取。上位机通过CPCI接口读取数据,并对读取的数据进行频谱分析、包络解调和实时显示。当操作者观测到数据稳定可以进行远距离传输时,便通过上位机发出启动传输命令,传输通路被使能,光纤高速传输部分开始工作,从而开始数据高速传输。应对数据传输速率大于数据采集速率的情况,在数据发送模块中增加数据整合操作,并对整合后的数据进行异步缓存,用来解决数据的跨时钟域问题。整合后的数据按照FC协议标准打包成帧[3]、8B/10B编码、和高速并/串转换,最后通过光模块把高速串行数字信号转换为光信号进行传输[4,5]。系统总体方案图如图1所示。

2 主要FPGA逻辑模块设计

2.1 FPGA逻辑设计总体方案

如图2所示,整个系统以FPGA为核心[6],FPGA的工作可以划分为逻辑控制和数据传输两大部分。FPGA通过PCI 9656接收上位机的控制命令字,控制A/D采集、数据传输的工作,并协调整个系统的工作;同时FP-GA要上传A/D采集到的数据。

2.2 PCI 9656本地接口以及系统控制逻辑模块

首先当PCI 9656获得来自PCI总线的写命令和写数据之后,开始向本地请求总线控制权;得到总线控制权后,ADS信号向下跳变,持续一个周期的负电平,同时送出本地写地址和写数据,写信号有效一个时钟周期后,若本地总线返回的Ready#信号为低电平,说明本地已接收到了数据,PCI9656就会送出下一个写地址和写数据;若该信号为高电平,则上一个写地址和数据将会继续保持,直到该信号转为高电平[7,8]。

2.3 A/D采集数据接收模块

数据采集卡使用TI公司最高采样率为500 MS/s的12 bit AD9434BCPZ-500芯片,该芯片在500 MS/s采样率下的随路时钟是500 MHz。在FPGA内部用A/D的随路钟可以对采样数据进行解串,为了降低数据输入速率,以面积换速度的原则,选用4倍LVDS解串,输出解串时钟为125 MHz,数据宽度为48 bit。解串后48 bit并行数据相邻12 bit按位交错,需要重新进行排列组合,使其高低12 bit分别为一个完整数据。

2.4 DDR2 SDRAM控制器及本地接口逻辑设计

2.4.1 DDR2 SDRAM控制器本地读逻辑

当PCI 9656以DMA方式读取本地DDR2 SDRAM中的数据时,该模块向DDR2 SDRAM控制器发送读数据请求信号local_read_req,同时将读地址送出。当DDR2 SDRAM控制器输出的local_rdata_valid信号有效时,表示读数据已送出,此时锁存这些数据,并将这些数据送出给PCI 9656。判断local_ready信号,如果该信号有效,则可继续向DDR2 SDRAM控制器发送读请求;如果该信号无效,则等待直到信号有效再发起读请求。直到PCI 9656读空DDR2 SDRAM中的数据[9,10]。

2.4.2 DDR2 SDRAM控制器本地写逻辑

A/D采集的数据先存入两个异步FIFO中,两个FIFO作乒乓操作。当其中的一个FIFO满时,向DDR2 SDRAM控制器本地发出写DDR2请求。本地控制器在接收请求以后,发出FIFO固定深度字节数的请求,然后回到等待FIFO空状态,当接收到空信号后,跳回等待写状态,等待FIFO再次满。如此反复,直到写满固定的容量后跳回IDLE状态[11]。状态转换如图3所示。

中国大学生电子设计文章竞赛20122

2.5 基于FC协议的光纤传输机制设计

2.5.1 帧的生成

帧的构成包括起始界定符、帧头、数据载荷区、CRC校验位和终止界定符几个部分。帧生成模块在状态机的控制下,在不同的阶段,完成相应帧的组装过程。发送的帧包括PLOGI(登录帧)、LOGO(注销帧)和数据帧。帧生成模块内部功能结构如图4所示。

2.5.2 端口控制状态机

端口控制状态机转移图如图5所示。系统在上电之后首先进入端口初始化状态,等初始化完成后就进入IDLE状态,期间如果没有接收到发送命令,则发送IDLE原语进行填充。当接收到Send Command后,转到SEND FLOGI状态,发送登陆帧;接收到LS_ACC帧后确认登陆成功,加上起始界定符后跳向SEND FRAME DATA状态;当接收到Stop Command后加上CRC校验位和结束帧EOF转向SEND LOGO状态,在此状态发送LOGO帧,请求注销;接收到LS_ACC帧后回到IDLE状态,等待下次传输命令。

3 系统调试及结果分析

本系统采用Altera公司的Stratix IV GX系列芯片设计经Quartus II 10.1全编译。由其编译报告可知该硬件系统的实现占用了较少的硬件资源,这为以后实现多路光纤通道传输的设计提供了足够的资源。因本系统有两个光纤端口,所以在测试时采用自测试模式,用一个作为发送口,另外一个作为接收端口,同时本地只使能一路A/D。现对60 MHz的中频调制信号采集、传输、接收后给上位机,上位机对接收到的数据进行谱分析和解调,测试结果如图6所示。

从图6可以看出,上位机显示的是接收端接收到的正弦波(调制波)的信号波形,与发送前监测的原始数据波形一致。说明系统能正确恢复采集到的信号,基本满足设计要求。

本文在研究了光纤通道协议的帧结构及不同服务类型的交互方式的基础上,参考了光纤通道协议第三类服务,结合当前自动测试系统的应用需求,设计了一个基于光纤的高速信号采集、存储及光纤传输系统。DDR2 SODIMM内存条和光纤传输技术的应用使得系统成本得到降低,且系统的主要数据处理、控制和传输协议都在FPGA中实现,很大程度上降低了系统复杂度,使得系统性能、集成度和稳定性得到很大的提高,同时增加了系统设计的灵活性。

参考文献

[1]JEDEC Standard No.21C.200-Pin DDR2 SDRAM unbufferedSO-DIMM design specification[S].2008.

[2]Agilent.U1080A acqiris high speed CPCI digitizer with on-board FPGA processing[A].2012.

[3]American National Standards Institute(Rev 1.90).Fiberchannel-framing and signaling(FC-FS).FC-FS DraftStandard[S].2003:62-70.

[4]李霖.基于光纤通道的LVDS视频数据传输系统接收端设计与实现[D].成都:电子科技大学,2009.

[5]American National Standards Institute(Rev 1.90).Fibrechannel-link service(FC-LS).FC-LS Draft Standard[S].2006.

[6]Altera.Stratix IV Device Handbook[A].2009.

[7]黄绍锦.基于CPCI总线的中频信号处理模块的设计[D].成都:电子科技大学.2008.

[8]SFF Committee.SFF-8431(Revision 4.1).SFF-8431 specifi-cations for enhanced small form factor pluggable moduleSFP+[S].2009.

[9]周楠,王志刚.数据采集卡光纤高速收发模块的设计[J].光通信技术,2011(12):28-31.

[10]PCI-SIG.PCI Local Bus Specification(Rev.2.2)[S].1998.

云存储系统的分析与应用研究 第8篇

而IDC研究表明，从2006年到2010年，全球信息总量将增长6倍以上，从161EB增加到988EB(1EB=1024PB)。一些新推出的磁盘阵列中已经普遍采用了750GB或1TB的SATA硬盘。目前已知存储密度最高的磁盘阵列可以在4U空间内提供高达42TB的存储容量，这在以前是根本无法想象的。技术的不断进步必将推动存储向更高容量发展，而重复数据删除、压缩等技术的引入，可以进一步提升存储空间的利用率。面对PB级的海量存储需求，传统的SAN或NAS在容量和性能的扩展上会存在瓶颈;云计算这种新型的服务模式必然要求存储架构保持极低的成本，而现有的一些高端存储设备显然还不能满足这种需求。

1 云存储概述

1.1 云存储的概念

云存储的概念与云计算类似，它是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能，将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。

云存储不是存储，而是服务。就如同云状的广域网和互联网一样，云存储对使用者来讲，不是指某一个具体的设备，而是指一个由许许多多个存储设备和服务器所构成的集合体。使用者使用云存储，并不是使用某一个存储设备，而是使用整个云存储系统带来的一种数据访问服务。所以严格来讲，云存储不是存储，而是一种服务。云存储的核心是应用软件与存储设备相结合，通过应用软件来实现存储设备向存储服务的转变。

云存储具有如下特点：超强地可扩展性、不受具体地理位置所限、基于商业组件、按照使用收费(如每G收15美分)、可跨不同应用等。

1.2 云计算和云存储的关系

云计算是分布式处理(Distributed Computing)、并行处理(Parallel Computing)和网格计算(Grid Computing)的发展，是透过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程序，再交由多台服务器所组成的庞大系统经计算分析之后将处理结果回传给用户。通过云计算技术，网络服务提供者可以在数秒之内，处理数以千万计甚至亿计的信息，达到和“超级计算机”同样强大的网络服务。云计算系统的建设目标是将运行在PC上、或单个服务器上的独立的、个人化的运算迁移到一个数量庞大服务器“云”中，由这个云系统来负责处理用户的请求，并输出结果，它是一个以数据运算和处理为核心的系统。

云存储是在云计算(cloud computing)概念上延伸和发展出来的一个新的概念。当云计算系统运算和处理的核心是大量数据的存储和管理时，云计算系统中就需要配置大量的存储设备，那么云计算系统就转变成为一个云存储系统，所以云存储是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统。

与云计算系统相比，云存储可以认为是配置了大容量存储空间的一个云计算系统。从架构模型来看，云存储系统比云计算系统多了一个存储层，同时，在基础管理也多了很多与数据管理和数据安全有关的功能，在两者在访问层和应用接口层则是完全相同的。

2 云存储系统分析

2.1 云存储系统的结构模型

与传统的存储设备相比，云存储不仅仅是一个硬件，而是一个网络设备、存储设备、服务器、应用软件、公用访问接口、接入网、和客户端程序等多个部分组成的复杂系统。各部分以存储设备为核心，通过应用软件来对外提供数据存储和业务访问服务。

云存储系统的结构模型由4层组成，如图1。

2.1.1 存储层

存储层是云存储最基础的部分。存储设备可以是光纤通道存储设备，也可以是其他的存储设备。云存储中的存储设备往往数量庞大且分布多不同地域，彼此之间通过广域网、互联网或者光纤通道网络连接在一起。存储设备之上是一个统一存储设备管理系统，可以实现存储设备的逻辑虚拟化管理、多链路冗余管理，以及硬件设备的状态监控和故障维护。

2.1.2 基础管理层

基础管理层是云存储最核心的部分，也是云存储中最难以实现的部分。基础管理层通过集群、分布式文件系统和网格计算等技术，实现云存储中多个存储设备之间的协同工作，使多个的存储设备可以对外提供同一种服务，并提供更大更强更好的数据访问性能。CDN内容分发系统、数据加密技术保证云存储中的数据不会被未授权的用户所访问，同时，通过各种数据备份和容灾技术和措施可以保证云存储中的数据不会丢失，保证云存储自身的安全和稳定。

2.1.3 应用接口层

应用接口层是云存储最灵活多变的部分。不同的云存储运营单位可以根据实际业务类型，开发不同的应用服务接口，提供不同的应用服务。比如视频监控应用平台、网络硬盘引用平台，远程数据备份应用平台等。

2.1.4 访问层

任何一个授权用户都可以通过标准的公用应用接口来登录云存储系统，享受云存储服务。云存储运营单位不同，云存储提供的访问类型和访问手段也不同。

2.2 云存储系统实现的关键技术

从云存储结构模型可知，云存储系统是一个多设备、多应用、多服务协同工作的集合体，它的实现要以多种技术的发展为前提。

2.2.1 宽带网络的发展

真正的云存储系统将会是一个多区域分布、遍布全国、甚至于遍布全球的庞大公用系统。只有宽带网络得到充足的发展，使用者才有可能获得足够大的数据传输带宽，实现大量容量数据的传输，真正享受到云存储服务。

2.2.2 Web2.0技术

Web2.0技术的核心是分享。只有通过Web2.0技术，云存储的使用者才有可能通过PC、手机、移动多媒体等多种设备，实现数据、文档、图片和视、音频等内容的集中存储和资料共享。Web2.0技术的发展使得使用者的应用方式和可得服务更加灵活和多样。

2.2.3 应用存储的发展

应用存储是一种在存储设备中集成了应用软件功能的存储设备，它不仅具有数据存储功能，还具有应用软件功能，可以看作是服务器和存储设备的集合体。应用存储技术的发展可以大量减少云存储中服务器的数量，从而降低系统建设成本，减少系统中由服务器造成单点故障和性能瓶颈，减少数据传输环节，提供系统性能和效率，保证整个系统的高效稳定运行。

2.2.4 集群技术、网格技术和分布式文件系统

云存储系统是一个多存储设备、多应用、多服务协同工作的集合体，它需要通过集群技术、分布式文件系统和网格计算等技术，实现多个存储设备之间的协同工作，使多个的存储设备可以对外提供同一种服务，并提供更大更强更好的数据访问性能。

2.2.5 CDN内容分发、P2P技术、数据压缩技术、重复数据删除技术、数据加密技术

CDN内容分发系统、数据加密技术保证云存储中的数据不会被未授权的用户所访问，同时，通过各种数据备份和容灾技术保证云存储中的数据不会丢失，保证云存储自身的安全和稳定。

2.2.6 存储虚拟化技术、存储网络化管理技术

云存储中的存储设备数量庞大且分布在多不同地域，如何实现不同厂商、不同型号甚至于不同类型(如FC存储和IP存储)的多台设备之间的逻辑卷管理、存储虚拟化管理和多链路冗余管理将会是一个巨大的难题，这个问题得不到解决，存储设备就会是整个云存储系统的性能瓶颈，结构上也无法形成一个整体，而且还会带来后期容量和性能扩展难等问题。

3 云存储应用

云存储从结构模型可以看出，云存储能提供什么样的服务取决于云存储架构的应用接口层中内嵌了什么类型的应用软件和服务。不同类型的云存储运营商对外提供的服务也不同。根据服务类型和面向的用户不同，云存储服务可以分为个人级应用和企业级应用。

3.1 个人级云存储应用

3.1.1 网络磁盘

网络磁盘是一种在线存储服务，使用者可通过web访问方式来上传和下载文件，实现个人重要数据的网络化存储和备份。高级的网络磁盘可以提供web页面和客户端软件等两种访问方式。网络磁盘的容量空间一般取决于服务商的服务策略，或取决于使用者向服务商支付的费用多少。

3.1.2 在线文档编辑

在线文档编辑将使我们不再需要在个人PC上安装office等软件,只需要打开google docs网页,通过google docs就可以进行文档编辑和修改(使用云计算系统),并将编辑完成的文档保存在google docs服务所提供的个人存储空间中(使用云存储系统)。无论我们走到哪儿,都可以再次登录google docs,打开保存在云存储系统中的文档。通过云存储系统的权限管理功能,还能轻松实现文档的共享、传送以及版权管理。

3.1.3 在线的网络游戏

我们可以通过云计算和云存储系统来构建一个庞大的、超能的游戏服务器群，这个服务器群系统对于游戏玩家来讲，就如同是一台服务器，所有玩家在一起进行竞争。云计算和云存储的应用，可以代替现有的多服务器架构，使所有玩家都能集中在一个游戏服务器组的管理之下。同时，云计算和云存储系统的使用可在最大限度上提升游戏服务器的性能，实现更多的功能。

3.2 企业级云存储应用

从目前不同行业的存储应用现状来看，以下几类系统将有可能很快进入云存储时代。

3.2.1 企业空间租赁服务

信息化的不断发展使得企业的信息数据量呈几何级数增长。通过高性能、大容量云存储系统，数据业务运营商和idc数据中心可以为无法单独购买大容量存储设备的企事业单位提供方便快捷的空间租赁服务，满足企事业单位不断增加的业务数据存储需求。

3.2.2 企业级远程数据备份和容灾

通过高性能、大容量云存储系统和远程数据备份软件，数据业务运营商和数据中心可以为所有需要远程数据备份和容灾的企事业单位提供空间租赁和备份业务租赁服务。普通的企事业单位、中小企业可租用数据中心提供的空间服务和远程数据备份服务功能，建立自己的远程备份和容灾系统，以保证当本地发生重大的灾难时，可通过远程备份或远程容灾系统进行快速恢复。

3.2.3 视频监控系统

建立一个遍布全国的云存储系统，在这个云存储系统中可以内嵌视频监控平台管理软件，建设“全球眼”或“宽视界”系统。系统的建设者只需要安装摄像头和编码器等前端设备，并为每一个编码器、IP摄像头分配一个带宽足够的接入网链路，通过接入网与云存储系统连接，实时的视频图像就可以很方便地保存到云存储中，并通过视频监控平台管理软件实现图像的管理和调用。

4 总结

面对海量数据的增长，企业如何提供足够的空间去存储数据?对于资源有限的企业来说，云存储看上去是一个很好的解决方案。云存储不是存储，而是服务。就如同云状的广域网和互联网一样，云存储对使用者来讲，不是指某一个具体的设备，而是指一个由许许多多个存储设备和服务器所构成的集合体。使用者使用云存储，并不是使用某一个存储设备，而是使用整个云存储系统带来的一种数据访问服务。云存储的核心是应用软件与存储设备相结合，通过应用软件来实现存储设备向存储服务的转变。

参考文献

波形采集、存储与回放系统的实现 第9篇

笔者设计并制作了一个波形采集、存储与回放系统，示意图如图1所示。该系统能同时采集两路周期信号波形，能连续回放已采集的信号，显示在示波器上。

以单片机为系统核心，外挂A/D、存储、D/A、显示、输入和输出等外围电路，实现对输入信号的采集、存储与回放功能。整个系统简单灵活，便于实现，但系统功耗大，适于对低速信号的处理。本设计采用该方案，旨在让刚接触单片机的学生，尽快掌握基于单片机的电子系统设计方法。

将A/D, D/A，显示驱动等周边器件集成到微控制单元是当前应用较多的器件设计方式。TI公司的微控制器产品MSP430，集成了ADC, DAC，运放，显示驱动和SPI等丰富的内部资源。整个系统所需外围电路少，功耗低，但软件编程比较复杂。

该系统采用单片机和FPGA/CPLD结合方式，以单片机作为控制核心，以FPGA/CPLD作为主要执行机构。FPGA/CPLD完成对信号的采集、存储、显示以及A/D和D/A转换等功能，由单片机实现人机交互及信号处理等功能。整个系统结构紧凑、可以实现复杂测量与控制，只是操作过于繁琐。

2 理论分析

2.1 采样频率的选取

系统处理的正弦波频率范围为10 Hz～5 kHz，三角波频率范围为10 Hz～2 kHz，方波频率范围为10 Hz～1 kHz。由于题目要求的正弦波的频率较高，故采样频率的选取以正弦波为主。理论上采样频率fS只要大于被采样信号最高频率分量fM的2倍即可。工程上在选取采样频率时通常分两种情况：一般要求 (如语音信号的数字化) 取fS≥2.5 fM，高精度要求 (如数字化测量仪器) 取fS≥ (5～10) fM，这样选取采样频率即可较好地恢复信号。

2.2 滤波电路设计

D/A输出的回放信号是离散信号，直接接输出电路恢复信号、送示波器显示波形，波形失真比较严重。因此，为了将D/A所产生的高频干扰滤除，D/A输出端需要接低通滤波器来改善输出信号的波形。本设计选用了无限增益多路反馈二阶低通滤波器来实现，其电路如图2所示。

在图2所示电路中，当f=0时，C1和C2均开路，故通带放大倍数为：

电路传递函数Au (s) 和f0为：

从Au (s) 表达式的分母可以看出，滤波器不会因通带放大倍数数值过大而产生自激振荡。

3 硬件设计

3.1 输入输出电路的设计

系统对A, B通道输入信号的极性和幅度范围有不同的要求，因此需要对A, B通道分别进行输入输出电路设计。

3.1.1 A通道电路

A通道输入信号是单极性的，输入信号电压范围为0～4 V。系统设置的A/D, D/A参考电平VREF为2.5 V，故在A通道输入端需先将信号电压由0～4 V转换到0～2.5 V范围内，再接至A/D输入端；而在A通道输出端需先将信号电压由0～2.5 V还原到0～4 V范围内，再接至示波器输入端。

A通道的输入电路如图3所示，其为电压跟随器，输入信号uI通过电阻R1, R2的分压，使得输出信号uO=0.5 uI。A通道的输出电路如图4所示，其为同相比例放大电路，使得输出信号uO=2 uI。可见，整个通道的放大倍数为1，满足了信号回放的要求。

3.1.2 B通道电路

B通道输入信号是双极性的，输入信号电压范围为VPP=100 mV。系统设置的A/D, D/A参考电平VREF为2.5 V，故需将输入信号放大至A/D所能判别的范围内，以提高系统对B通道信号的分辨率。在B通道输入端需先将信号电压由双极性转换为单极性并放大 (VPP可达2.5 V) ，再接至A/D输入端；而在B通道输出端需先将信号电压由单极性还原为双极性并衰减 (VPP可达100 mV) ，再接至示波器输入端。

B通道输入电路如图5所示，输出电路如图6所示，两者均为差分放大电路结构，实际上是一个直流偏移电路加上一个反向比例放大电路。在B通道输入电路中，直流偏移电路给输入信号加上一个1.25 V的偏移电压，将双极性信号转换为单极性；反向比例放大电路对输入信号进行放大，其交流放大倍数为：uA (5) =-R2 R1=-16.5；在B通道输出电路中，直流偏移电路给输入信号减去一个1.25 V的偏移电压，将单极性信号还原为双极性；反向比例放大电路对输入信号进行衰减，其交流放大倍数为： (5) uA=-R5 R4=-0.06；可见，整个通道的放大倍数为1，满足了信号回放的要求。

3.2 MUC功能简介

AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8 kB的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 B的随机存取数据存储器 (RAM) ，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。

3.3 外部数据存储器的扩展

对于10 Hz的信号，采样频率为50 kHz时，每周期可采样5 000个点，需要5 k的存储空间。为了准确地计算周期值、最高电平和最低电平，需要采样3个周期的数据，取多周期数据的平均值。这样，10 Hz信号存储空间需要15 kB, A, B两路同时采集存储空间需要30 kB，还有一些相关数据和计算结果也需要存储，至少需要32 kB RAM。AT89C52单片机内部有256 B RAM，必须扩展外部数据存储器，AT89C52单片机最多能扩展64 kB RAM (2片62256芯片) 。为了减少系统功耗，在保证再生信号质量的前提下应尽量减少数据存储量。

3.4 A/D, D/A转换器与单片机的接口

ADC0809是CMOS 8位8通道逐次逼近型A/D转换器，图7给出了ADC0809与AT89C52单片机接口电路的一个例子。ADC0809的8位数据输出引脚D0～D7与单片机的P0口相连；地址译码引脚C, B, A分别与地址总线的低三位A2, A1, A0相连，以选择IN0～IN7中的一个通道；地址锁存信号ALE、启动信号START及输出允许信号OE分别由单片机读写信号和P2.7通过或非门来控制；转换结束信号EOC经过反相后接至中断请求端。

DAC0832是具有两级输入数据寄存器的8位D/A转换器。设计DAC0832与AT89C52单片机的接口电路时，常用单缓冲方式或双缓冲方式的单极性输出。多路的D/A转换要求同步输出时，必须采用双缓冲同步方式，此时数字量的输入锁存和D/A转换输出是分两步完成的。

3.5 显示与控制模块

根据设计要求，显示内容为测试的信号周期值及单位、幅度高低电平值及单位，采集和回放时系统的各种信息采用十进制数字显示，周期以“ms”为单位，幅度以“mV”为单位。液晶显示器 (LCD) 具有省电、抗干扰能力强等优点，被广泛应用在智能仪表和单片机测控系统中。本设计采用LCDl602模块 (LCM) 既可满足系统显示要求，可将LCM挂接在AT89C52单片机的总线上，通过数据总线的读写实现对LCM的控制。

波形显示采用示波器的X—Y方式。在X—Y方式下，示波器的垂直轴与水平轴的偏转电压均由外部提供。屏幕上每一个位置都对应一个X—Y坐标。因此，只要提供波形的坐标数据，经D/A转换送至X, Y轴即可。

4 软件设计

系统启动后，首先对外部设备进行初始化，然后判断是否有按键按下。若有按键按下，则读入键值，确定按键的功能，以实现对输入信号的采集、存储和回放。若按键为信号采集、数据存储功能，则系统控制A/D转换器实现对输入信号的采集，并把A/D转换结果依次存入外部存储芯片中；若按键为回放功能，则从存储单元调用A路或 (和) B路采集数据输出到D/A转换单元，并在示波器上回放信号波形，由液晶显示器输出系统的各种信息及采集波形的周期、幅度等信息。

5 结束语

系统以单片机AT89C52为核心，以低功耗运放L M 3 5 8构成输入输出电路，选用外部低功耗芯片62256作存储，软件系统控制A/D转换器实现对输入信号的采集、数据存储，通过D/A转换器对存储数据进行数模转换，输出到示波器上显示，采集波形信息由LCD1602显示输出，实现对已采集信号的回放。

摘要：介绍了基于单片机的波形采集、存储与回放系统的设计思想和实现过程, 对系统实现过程中的采样频率选取、滤波电路设计、输入输出电路设计、接口电路设计和软件设计等问题进行了讨论。

关键词：波形采集,存储与回放,单片机,ADC,DAC

参考文献

[1]张毅刚.单片机原理及接口技术 (C51编程) [M].北京:人民邮电出版社, 2011.

[2]先锋工作室.单片机程序设计实例[M].北京:清华大学出版社, 2004.

[3]葛纫秋.实用微机接口技术[M].北京:高等教育出版社, 2003.

云存储系统的分析与应用探讨 第10篇

1 云存储系统的分析

以往的存储装置往往是被嵌入到了服务器中, 而云存储已经不再单纯只是硬件, 包含了更多的部分。主要是由网络设备、存储设备、服务器、应用软件、公共访问接口、接入网以及客户端程序等多个部分组成的复杂系统。在云存储系统的这些组成部分中, 存储设备是最主要的。云存储系统主要通过应用软件来对外提供数据存储和业务访问服务。对云存储系统进行分析, 可以得出其结构模型主要有四层, 对每一层进行简要介绍如下: (1) 存储层。这是云存储系统的基础。存储层中所用到的存储装置可以是光纤通道或者其他类型。组成云存储中存储层的存储装置一般很多并且所处的位置比较广泛。这些存储装置之间是通过广域网、互联网或光纤通道网络进行连接。存储设备是通过其上的一个统一设备管理系统进行管理, 主要包括逻辑虚拟化管理、多链路冗余管理以及硬件设备的状态监控和故障维护等。 (2) 基础管理层。这是云存储系统的核心层, 所涉及搭配的技术比较复杂, 因此不是很容易实现。该层主要用到的技术是集群、分布式文件系统和网格计算等技术。通过控制云存储中不同的存储装置共同工作, 以使其对外提供同样的服务, 同时也可以使数据访问性能更好。该层所运用的安全措施有数据加密技术、数据备份和容灾技术等。这样可以在很大程度上保障云存储系统中数据信息的安全, 防止其被非法访问和窃取, 保证云存储具有一定的安全性和稳定性。 (3) 应用接口层。这是云存储中最易变动的部分, 较为灵活, 具有很多的优势。不同的云存储运营单位可以根据具体需要来设计相应的应用服务接口, 从而可以提供不同的服务。比如有视频监控应用平台, 网络硬盘引用平台等。 (4) 访问层。该层是具有权限的用户对云存储系统进行使用的接口。授权用户可以通过访问层来获得云存储服务。用户需要的服务不同, 则从云存储系统得到的访问类型和访问方式也不同。

2 云存储系统的应用

云存储系统由于有如此多的优势, 因此它的应用也非常之广。不同种类的云存储运营商对外所提供的服务也各不相同。这里, 我们主要给出云存储系统在两个方面的应用, 分别是面向移动办公的云存储系统和基于虚拟化的云存储系统。

2.1 面向移动办公的云存储系统

“移动办公”是将通信和IT相结合所实现的一种新型办公方式, 只要手机中装上企业信息化程序, 就可以不必只是局限在办公室电脑上进行办公。这样就可以使得办公不再不受时间和地点约束, 工作起来更加轻松, 并且可以在获得更好的办公效果。面向移动办公的云存储系统主要是指用户将数据存储在云存储系统中, 这样可以使办公人员在任何有网络覆盖的地方都可以办公, 并且数据可以获得更大的安全保障, 存储费用的支出也会大大降低。

现有的移动办公方式存在一些弊端, 而将云存储技术运用到其中可以改善移动办公的现状。比如可以通过硬件冗余很好地在故障发生时进行硬件之间的转换, 从而防止由于硬件原因导致数据的丢失。并且当存储设备需要进行升级时, 不会使得所提供的服务因此暂停。除此之外, 还可以提供无限容量分配以及并行地对外扩容等。由此可见, 面向移动办公的云存储系统具有很多的优势。

将云存储与移动办公相结合, 可以获得更好的服务质量以及更加便捷的使用方式, 因而面向移动办公的云存储系统具有很好的发展前景。

2.2 基于虚拟化的云存储系统

虚拟化技术当前在越来越多的行业都体现出了重要的作用。比如在互联网数据中心 (IDC) 方面, 它可以用来提供计算和存储服务中心、网络管理中心、灾难恢复中心、IT资源租赁中心等服务;在电信行业, 随着产业的发展, 电信行业面临两方面的挑战, 一方面降低IT架构的成本, 另一方面提高IT架构的可用性, 而虚拟化技术正是解决这一问题有效办法;在银行证券等行业, 可以利用虚拟化技术进行容灾, 主要通过在统一的虚拟化的基础架构中, 实现跨数据中心的虚拟化管理。将虚拟化技术与云计算技术结合具有很好的效果, 而对于云存储技术而言, 虚拟化技术同样发挥着重要作用。另外, 若将虚拟化技术用于异构集群存储系统中, 则可以为上层高效安全的云存储服务提供坚实的基础。总之, 将虚拟化技术运用于云存储中, 可以充分对现有的存储设备加以利用, 并可以对其进行更好的管理。

3 结语

云存储技术由于其自身的优势, 在目前具有很好的发展趋势, 应用越来越广泛, 并且吸引着越来越多的企业介入云存储市场。云存储可以为用户对大量的数据信息进行存储, 并提供一定的安全保障, 另外还可以提供很多的附加服务, 支持海量存储、随意读取、实时扩容等。而将云存储技术与移动办公相结合、与虚拟化技术相结合, 可以使各自的优势更充分地发挥出来, 获得更好的效果。但是, 目前云存储技术仍然存在一些不足, 需要我们进一步去研究和探索, 从而为我们提供更好的服务。

参考文献

[1]唐箭.云存储系统的分析与应用研究[J].电脑知识与技术, 2009, 5 (20) :13-14.

[2]冯丹, 网络存储关键技术的研究及进展[J].移动通信, 2009 (6) , 35-39.

[3]王鹤群.云存储的应用明.记录媒体技术, 2008 (5) .

存储虚拟化　系统自动化 第11篇

虚拟化及其实现

存储虚拟化一般定义为存储在数据块级的透明抽象化，简单地说，就是在访问数据的时候不需要考虑它们具体的存储位置和存储方式。在信息系统中，用户可以用各种存储设备（主要有硬盘和磁带等）构造一个容量巨大的存储池。对于处理数据的服务器来说，它所面对的只是一个个虚拟磁盘，可以任意使用。

虚拟存储消除了服务器与存储设备之间在物理上一对一的关系，物理存储设备和数据在这些设备上的具体位置，对于服务器和应用是透明的。在网络环境下，存储虚拟化分为三个层次。

1. 服务器层

在服务器层，虚拟化可以通过驻留在服务器上的软件实现。通过这个软件，操作系统使服务器在访问虚拟磁盘时，好像是和某个类型的设备进行通信。基于服务器的虚拟化可以在同种SAN或者没有部署SAN的环境中采用，它提供有限的硬件或软件组件的互操作性。

在基于服务器的虚拟存储方面，HP公司提供了SANworks Virtual Replicator。该产品在Windows环境中可提供存储池，易于实施和使用，成为小型入门级系统的一种有效的虚拟化解决方案。

2. 存储网络层

围绕虚拟化发展的最引人注目的领域就是存储网络层。它是一种适用于传统和开放式SAN环境以及存储系统的理想解决方案。HP公司正在SAN的所有层面开发VersaStor技术，其正在设计的泛SAN存储网络虚拟化，是业界SAN非对称存储池的首个实现。VersaStor虚拟化技术是这家公司开放SAN计划的基石，为存储网络层次存储虚拟化标准的建立奠定了基础。

3. 存储系统层

在存储系统层次里面，虚拟化在存储阵列控制器中实现，并且独立于服务器。存储阵列控制器和管理软件配合，具有创建虚拟磁盘、快照和克隆的功能。在存储虚拟化的过程中，使用SAN管理软件和Web浏览器集中管理存储资源。

HP开发的独立的存储系统控制器中的虚拟化是超越传统RAID技术的一项革新。在存储系统层次实现虚拟化，特别适合高性能、高数据可用性、容错性、有效存储管理、数据复制以及集群环境。其代表就是新型的HP StorageWorks企业虚拟阵列（EVA）。随着VersaStor技术在存储系统层面的实现，用户可以通过企业虚拟阵列得到更多的好处。

步入自动档时代

StorageWorks企业虚拟阵列得到广泛应用，其代表为StorageWorks EVA3000和StorageWorks EVA5000，分别面向中档和企业级市场应用。在虚拟存储方面，该系列产品具有以下优势。

1. 提高性能、简化管理

在存储系统层次实现虚拟化可提高性能，这是虚拟化带来的最重要优势之一。虚拟化使数据可以分布在多个转轴（磁盘）上，从而显著提高性能。简化管理是存储系统层次虚拟化的另一个重要优势。不管采用什么类型的RAlD，虚拟化均可使用户为其存储设备创建一个管理模型，从而消除手工放置数据的任务。这样可降低存储部署的复杂性，通过使用SAN Management Appliance存储管理设备，管理员可以管理他们在SAN上的所有企业虚拟阵列。

2. 动态扩展

动态扩展虚拟磁盘阵列卷，而无需终止应用程序的能力，提高了系统级的效率。虚拟化技术让使用企业虚拟阵列的管理员可以监测一个卷或存储池的容量使用情况，并根据需要动态分配附加的容量，提高了系统设备的使用率和整合效率。虚拟化的这一特性消除了进退两难的容量问题，同时随着存储池的增大重新分布数据，可以更高效地利用存储资源。

3. 数据复制节省空间

在数据复制工具方面，虚拟阵列控制器提供三种类型的数据复制工具：传统快照、虚拟无容量的快照，以及虚拟瞬时实现的Snapclone（快照式克隆）。这些数据迁移和复制工具可提供巨大的灵活性和数据保护功能。传统的快照方案需要预留与母卷同样大小的物理存储空间，EVA的虚拟快照则只有在需要的时候才去分配存储空间，从而使企业免去购买大量闲置空间的费用。

总体来看，对用户而言，传统的磁盘阵列就好比手动档汽车，虚拟EVA开创了一个自动/手动一体的全新存储时代。StorageWorks EVA虚拟存储阵列像是一个全天候四轮驱动的汽车，它将高档企业级存储的技术全面移植过来。而虚拟自动化性能调整和数据均摊，使用户全面享受到了自动化的乐趣。同时，由于简单的图形化管理器、动态扩容和性能扩展，使用户无须使用离合器、不用挂档就能反应敏捷，轻松胜任管理。

可靠容灾

通过光纤或互联网，EVA可以很快完成数据的远程传送并备份。EVA的动态扩展LUN，和真正的“高效容量”快照功能，瞬间的快照式克隆是区别于其他基于主机存储的厂商的最大特征，为用户处理容灾提供了有效的工具和保证。

EVA通过光纤可以实现100km的异地容灾，而通过IP网络互联，则可以实现无限远的异地容灾。例如一台EVA设备，其中有3个硬盘提供给SAP关键应用，需要远程备份；在容灾过程中，SAP的3个硬盘实时复制到另一台EVA上（通过光纤或者IP网络），同时切换的过程也极为简单，只需要点一下鼠标就可以了，3个硬盘的应用也随之切换过来。整个过程非常轻松，完全超乎了异地容灾所承受的任务之重。

借助虚拟存储技术，远程管理更是不在话下。北京与悉尼远隔将近1万公里，而位于北京的工程师通过以太网（公网与VPN），可以对悉尼的存储中心进行全面管理。在演示现场，有许多的存储设备，包括2台EVA企业虚拟阵列以及2台EVA磁盘阵列上的容灾解决方案。利用浏览器，工程师通过OpenView Storage Management Appliance（OVSMA）全面展示了存储中心的全部设备布局，包括不同的存储设备、网络、磁带库以及管理多厂商的存储设备。

未来的虚拟化

HP公司认为，存储虚拟化的发展规划在很大程度上要根据SAN的发展而定。而在SAN的发展趋势中，新一代的智能SAN交换机将增加新的功能，性能也得到很大提升，并且具有良好的可扩展性，这些又将对管理SAN的方式产生深远的影响。

智能SAN交换机将直接关系到存储虚拟化的下一步走向。在相关设备上，将部署存储管理应用程序和VersaStor通信协议，它们将监测整个虚拟化存储环境，根据IT资源效率最大化的策略部署存储容量，以满足企业环境的需要。通过部署CASA和智能SAN交换机的VersaStor，将建立起一个分布式处理的模型，把企业内各种存储资源的可扩展性融入基于网络的虚拟化功能里面（见附图）。

在存储方面，HP提出了ENSAextended战略，作为未来的发展方向。最终ENSAextended要创造一个自适应的存储基础架构。它将提高存储系统的利用率，使得企业的运作更加灵活。虚拟化存储、网络存储、数据服务和高度自动化的管理工具，构成了ENSAextended的基础。

在HP的远景规划中，整个存储体系的虚拟化，则是未来公用数据中心（UDC）的重要组成部分。UDC将使得人们使用信息就像现在使用水和电一样方便。它将实现全部资源的虚拟化，还包括服务器的虚拟化和应用的虚拟化。

结语

医学影像存储与共享系统的探讨 第12篇

现将本医院的PACS系统的体系架构设计与流程优化方案进行分析。

1 PACS系统架构设计

PACS采用两层架构, 以高效率的性能保证系统的快速稳定运行。

对于工作量大、对工作效率要求较高的检查科室, PACS采用C/S结构。C/S结构是一种两层结构的系统:第一层是在客户机系统上结合了表示与业务逻辑;第二层是通过网络结合了数据库服务器。C/S模式主要由客户应用程序、服务器管理程序和中间件三个部分组成。由于C/S配备的是点对点的结构模式, 采用适用于局域网、安全性可以得到可靠的保证。同时由于开发是针对性的, 因此, 操作界面美观, 形式多样, 可以充分满足客户自身的个性化要求。

PACS系统为临床科室设计了基于WEB的临床浏览系统, 采用B/S结构设计:B/S (Browser/Server) 结构即浏览器和服务器结构。它是随着Internet技术的兴起, 对C/S结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下, 用户工作界面是通过IE浏览器来实现, 极少部分事务逻辑在前端 (Browser) 实现, 但是主要事务逻辑在服务器端 (Server) 实现, 形成所谓三层3-tier结构。这样就大大简化了客户端电脑载荷, 减轻了系统维护与升级的成本和工作量, 降低了用户的总体成本 (TCO) 。

B/S结构的网络应用, 它是一次性到位的开发, 能实现不同的人员, 从不同的地点, 以不同的接入方式 (比如LAN, WAN, Internet/Intranet等) 访问和操作共同的数据库;它能有效地保护数据平台和管理访问权限, 服务器数据库也很安全。特别是在JAVA这样的跨平台语言出现之后, B/S架构管理软件更是方便、快捷、高效。

PACS采用双重架构结合模式, 检查科室应用软件采用C/S结构, 临床科室采用B/S结构。这样的架构充分利用各结构的优势, 避免其不足。使得独立设计的科室应用软件保证了数据快速高效传输;通常的医院工作流程是临床医生参阅放射科医生的诊断与报告。WEB服务器以用户许可的方式, 可以以合理的用户数满足所有临床医生的阅片需求。

2 PACS服务器设计方案

服务器按功能可分为:DICOM服务器、中心数据服务器、存储服务器、临床WEB发布服务器、虚拟输出服务器 (集成电生理设备时应用) 、二级缓存服务器 (前置服务器) 。

3 设备间通讯技术

对于医院设备中提供DICOM Storage SCU的设备, 通过工程师现场设置可直接接入系统, 将其影像进行存储;目前, 大部分影像检查设备都提供DICOM Storage SCU。

对于提供DICOM Work List SCU的设备, 可通过MEMRS DICOM SERVER WML服务程序将患者登记信息直接传入设备生成工作列表。

通过MEMRS DICOM SERVER服务程序将图像存储至服务器, 无需医生技师手动操作。

对于提供DOICOM MPPS服务的设备, 系统可自动确认患者当前检查状态。