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快閃記憶體存儲元

發布時間: 2022-06-21 18:53:02

『壹』 FLASH存儲器DDR存儲器RAM存儲器SRAM存儲器DRAM存儲器有啥區別各有什麼作用用在那

Flash存儲器又稱為快閃記憶體,是一種非易失性的ROM存儲器,在EEPROM的基礎上發展而來,但不同於EEPROM只能全盤擦寫,快閃記憶體可以對某個特定的區塊進行擦寫,這源於它和內存一樣擁有獨立地址線。快閃記憶體的讀寫速度快,但遠不及RAM存儲器;但它斷電後不會像內存一樣丟失數據,因此適合做外存儲設備。用途:U盤、固態硬碟、BIOS晶元等。

DDR是一種技術,中文為雙倍速率,並不屬於一種存儲器。DDR通常指DDR SDRAM存儲器,全稱為Double Date Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory,雙倍速率同步動態隨機存儲器。顧名思義,它有三個重要特性:Double Date Rate、Synchronous和Dynamic。首先是Dynamic(動態),表明存儲元為電容,通過電容的電荷性判斷數據0和1。而由於電容有漏電流,必須隨時對電容進行充電,以防數據丟失,這個過程就叫動態刷新;其次是Synchronous(同步),表明讀寫過程由時鍾信號控制,只能發生在時鍾信號的上沿或下沿,是同步進行的,而不可以在隨意時刻進行;最後是Double Date Rate(DDR),這是DDR內存最重要的特性,即相比SDRAM內存,DDR內存在時鍾的上沿和下沿均可以完成一次數據發射,因此一個周期內可以傳輸兩次數據,所以稱為雙倍速率。因此等效頻率是SDRAM的兩倍。用途:內存條和顯存顆粒,如DDR、DDR2、DDR3、GDDR5。

RAM是Random Access Memory的縮寫,中文為隨機存儲器。這個定義非常廣,凡是可以進行隨機讀寫的存儲器,都可以稱為RAM,和ROM(只讀存儲器)相對。用途:內存、顯存、單片機、高速緩存等等

SRAM是Static Random Access Memory的縮寫,靜態存儲器,和動態存儲器DRAM相對。由於SRAM工作原理是依靠晶體管組合來鎖住電平,並不需要進行刷新,只要不斷電,數據就不會丟失,因此稱為靜態RAM。相比動態RAM,優點:1.不需要刷新操作,省去刷新電路,布線簡單;2.速度遠高於DRAM。缺點:1.容量遠小於DRAM;2.由於晶體管規模遠大於DRAM,成本遠高於DRAM。用途:寄存器、高速緩存、早期內存

DRAM是Dynamic Random Access Memory的縮寫,動態存儲器。和上面的定義一樣,由電容存儲數據,需要實時刷新,因此叫動態RAM。和SDRAM的區別在於DRAM可以不需要時鍾信號控制發射,但通常我們不嚴格區分它們,把SDRAM和DRAM都叫做DRAM。DDR SDRAM也屬於一種DRAM。用途:內存、顯存

『貳』 快閃記憶體卡的存儲原理是什麼

快閃記憶體卡存儲原理是什麼?快閃記憶體(Flash Memory)是非揮發存儲的一種,具有關掉電源仍可保存數據的優點,同時又可重復讀寫且讀寫速度快、單位體積內可儲存最多數據量,以及低功耗特性等優點。其存儲物理機制實際上為一種新型EEPROM(電可擦除可編程只讀存儲)。是SCM(半導體存儲器)的一種。早期的SCM採用典型的晶體管觸發器作為存儲位元,加上選擇、讀寫等電路構成存儲器。現代的SCM採用超大規模集成電路工藝製成存儲晶元,每個晶元中包含相當數量的存儲位元,再由若干晶元構成存儲器。目前SCM廣泛採用的主要材料是金屬氧化物場效應管(MOS),包括PMOS、NMOS、CMOS三類,尤其是NMOS和CMOS應用最廣泛。RAM(隨機存取存儲),是一種半導體存儲器。必須在通電情況下工作,否則會喪失存儲信息。RAM又分為DRAM(動態)和SRAM(靜態)兩種,我們現在普遍使用的PC機內存即是SDRAM(同步動態RAM),它在運行過程當中需要按一定頻率進行充電(刷新)以維持信息。DDR DDR2內存也屬於SDRAM。而SRAM不需要頻繁刷新,成本比DRAM高,主要用在CPU集成的緩存(cache)上。PROM(可編程ROM)則只能寫入一次,寫入後不能再更改。EPROM(可擦除PROM)這種EPROM在通常工作時只能讀取信息,但可以用紫外線擦除已有信息,並在專用設備上高電壓寫入信息。EEPROM(電可擦除PROM),用戶可以通過程序的控制進行讀寫操作。快閃記憶體實際上是EEPROM的一種。一般MOS閘極(Gate)和通道的間隔為氧化層之絕緣(gate oxide),而Flash Memory的特色是在控制閘(Control gate)與通道間多了一層稱為「浮閘」(floating gate)的物質。拜這層浮閘之賜,使得Flash Memory可快速完成讀、寫、抹除等三種基本操作模式;就算在不提供電源給存儲的環境下,也能透過此浮閘,來保存數據的完整性。 Flash Memory晶元中單元格里的電子可以被帶有更高電壓的電子區還原為正常的1。Flash Memory採用內部閉合電路,這樣不僅使電子區能夠作用於整個晶元,還可以預先設定「區塊」(Block)。在設定區塊的同時就將晶元中的目標區域擦除干凈,以備重新寫入。傳統的EEPROM晶元每次只能擦除一個位元組,而Flash Memory每次可擦寫一塊或整個晶元。Flash Memory的工作速度大幅領先於傳統EEPROM晶元。 MSM(磁表面存儲)是用非磁性金屬或塑料作基體,在其表面塗敷、電鍍、沉積或濺射一層很薄的高導磁率、硬矩磁材料的磁面,用磁層的兩種剩磁狀態記錄信息"0"和"1"。基體和磁層合稱為磁記錄介質。依記錄介質的形狀可分別稱為磁卡存儲器、磁帶存儲器、磁鼓存儲器和磁碟存儲器。計算機中目前廣泛使用的MSM是磁碟和磁帶存儲器。硬碟屬於MSM設備。ODM(光碟存儲)和MSM類似,也是將用於記錄的薄層塗敷在基體上構成記錄介質。不同的是基體的圓形薄片由熱傳導率很小,耐熱性很強的有機玻璃製成。在記錄薄層的表面再塗敷或沉積保護薄層,以保護記錄面。記錄薄層有非磁性材料和磁性材料兩種,前者構成光碟介質,後者構成磁光碟介質。ODM是目前輔存中記錄密度最高的存儲器,存儲容量很大且碟片易於更換。缺點是存儲速度比硬碟低一個數量級。現已生產出與硬碟速度相近的ODM。CD-ROM、DVD-ROM等都是常見的ODM。

『叄』 什麼是快閃記憶體

快閃記憶體是一種電子式可清除程序化只讀存儲器的形式,允許在操作中被多次擦或寫的非易失性存儲器。這種科技主要用於一般性數據存儲,以及在計算機與其他數字產品間交換傳輸數據,如儲存卡與U盤。因為快閃記憶體不像RAM一樣以位元組為單位改寫數據,因此不能取代RAM。

快閃記憶體的基本單元電路由雙層浮空柵MOS管組成。第一層柵介質很薄,作為隧道氧化層。在第二級浮空柵加以正電壓,使電子進入第一級浮空柵。擦除方法是在源極加正電壓利用第一級浮空柵與源極之間的隧道效應,把注入至浮空柵的負電荷吸引到源極。

(3)快閃記憶體存儲元擴展閱讀:

應用前景

除了快閃記憶體檔,快閃記憶體還被應用在計算機中的BIOS、PDA、數碼相機、錄音筆、手機、數字電視、游戲機等電子產品中。快閃記憶體正朝大容量、低功耗、低成本的方向發展。

快閃記憶體檔可用來在電腦之間交換數據。從容量上講,快閃記憶體檔的容量從16MB到64GB可選,突破了軟碟機1.44MB的局限性。部分款式快閃記憶體檔具有加密等功能,令用戶使用更具個性化。快閃記憶體檔外形小巧,更易於攜帶。且採用支持熱插拔的USB介面,使用非常方便。

『肆』 快閃記憶體是什麼

快閃記憶體 目前主板上的BIOS大多使用Flash Memory製造,翻譯成中文就是"閃動的存儲器",通常把它稱作"快閃記憶體",簡稱"快閃記憶體"。快閃記憶體檔是一種移動存儲產品,可用於存儲任何格式數據文件便於隨身攜帶,是個人的「數據移動中心」。快閃記憶體檔採用快閃記憶體存儲介質(Flash Memory)和通用串列匯流排(USB)介面,具有輕巧精緻、使用方便、便於攜帶、容量較大、安全可靠、時尚潮流等特徵,是大家理想的便攜存儲工具.

我們常說的快閃記憶體其實只是一個籠統的稱呼,准確地說它是非易失隨機訪問存儲器(NVRAM)的俗稱,特點是斷電後數據不消失,因此可以作為外部存儲器使用。而所謂的內存是揮發性存儲器,分為DRAM和SRAM兩大類,其中常說的內存主要指DRAM,也就是我們熟悉的DDR、DDR2、SDR、EDO等等。快閃記憶體也有不同類型,其中主要分為NOR型和NAND型兩大類。

快閃記憶體的分類

NOR型與NAND型快閃記憶體的區別很大,打個比方說,NOR型快閃記憶體更像內存,有獨立的地址線和數據線,但價格比較貴,容量比較小;而NAND型更像硬碟,地址線和數據線是共用的I/O線,類似硬碟的所有信息都通過一條硬碟線傳送一般,而且NAND型與NOR型快閃記憶體相比,成本要低一些,而容量大得多。因此,NOR型快閃記憶體比較適合頻繁隨機讀寫的場合,通常用於存儲程序代碼並直接在快閃記憶體內運行,手機就是使用NOR型快閃記憶體的大戶,所以手機的「內存」容量通常不大;NAND型快閃記憶體主要用來存儲資料,我們常用的快閃記憶體產品,如快閃記憶體檔、數碼存儲卡都是用NAND型快閃記憶體。

這里我們還需要端正一個概念,那就是快閃記憶體的速度其實很有限,它本身操作速度、頻率就比內存低得多,而且NAND型快閃記憶體類似硬碟的操作方式效率也比內存的直接訪問方式慢得多。因此,不要以為快閃記憶體檔的性能瓶頸是在介面,甚至想當然地認為快閃記憶體檔採用USB2.0介面之後會獲得巨大的性能提升。

前面提到NAND型快閃記憶體的操作方式效率低,這和它的架構設計和介面設計有關,它操作起來確實挺像硬碟(其實NAND型快閃記憶體在設計之初確實考慮了與硬碟的兼容性),它的性能特點也很像硬碟:小數據塊操作速度很慢,而大數據塊速度就很快,這種差異遠比其他存儲介質大的多。這種性能特點非常值得我們留意。

NAND型快閃記憶體的技術特點

內存和NOR型快閃記憶體的基本存儲單元是bit,用戶可以隨機訪問任何一個bit的信息。而NAND型快閃記憶體的基本存儲單元是頁(Page)(可以看到,NAND型快閃記憶體的頁就類似硬碟的扇區,硬碟的一個扇區也為512位元組)。每一頁的有效容量是512位元組的倍數。所謂的有效容量是指用於數據存儲的部分,實際上還要加上16位元組的校驗信息,因此我們可以在快閃記憶體廠商的技術資料當中看到「(512+16)Byte」的表示方式。目前2Gb以下容量的NAND型快閃記憶體絕大多數是(512+16)位元組的頁面容量,2Gb以上容量的NAND型快閃記憶體則將頁容量擴大到(2048+64)位元組。

NAND型快閃記憶體以塊為單位進行擦除操作。快閃記憶體的寫入操作必須在空白區域進行,如果目標區域已經有數據,必須先擦除後寫入,因此擦除操作是快閃記憶體的基本操作。一般每個塊包含32個512位元組的頁,容量16KB;而大容量快閃記憶體採用2KB頁時,則每個塊包含64個頁,容量128KB。

每顆NAND型快閃記憶體的I/O介面一般是8條,每條數據線每次傳輸(512+16)bit信息,8條就是(512+16)×8bit,也就是前面說的512位元組。但較大容量的NAND型快閃記憶體也越來越多地採用16條I/O線的設計,如三星編號K9K1G16U0A的晶元就是64M×16bit的NAND型快閃記憶體,容量1Gb,基本數據單位是(256+8)×16bit,還是512位元組。

定址時,NAND型快閃記憶體通過8條I/O介面數據線傳輸地址信息包,每包傳送8位地址信息。由於快閃記憶體晶元容量比較大,一組8位地址只夠定址256個頁,顯然是不夠的,因此通常一次地址傳送需要分若干組,佔用若干個時鍾周期。NAND的地址信息包括列地址(頁面中的起始操作地址)、塊地址和相應的頁面地址,傳送時分別分組,至少需要三次,佔用三個周期。隨著容量的增大,地址信息會更多,需要佔用更多的時鍾周期傳輸,因此NAND型快閃記憶體的一個重要特點就是容量越大,定址時間越長。而且,由於傳送地址周期比其他存儲介質長,因此NAND型快閃記憶體比其他存儲介質更不適合大量的小容量讀寫請求。

決定NAND型快閃記憶體的因素有哪些?

1.頁數量

前面已經提到,越大容量快閃記憶體的頁越多、頁越大,定址時間越長。但這個時間的延長不是線性關系,而是一個一個的台階變化的。譬如128、256Mb的晶元需要3個周期傳送地址信號,512Mb、1Gb的需要4個周期,而2、4Gb的需要5個周期。

2.頁容量

每一頁的容量決定了一次可以傳輸的數據量,因此大容量的頁有更好的性能。前面提到大容量快閃記憶體(4Gb)提高了頁的容量,從512位元組提高到2KB。頁容量的提高不但易於提高容量,更可以提高傳輸性能。我們可以舉例子說明。以三星K9K1G08U0M和K9K4G08U0M為例,前者為1Gb,512位元組頁容量,隨機讀(穩定)時間12μs,寫時間為200μs;後者為4Gb,2KB頁容量,隨機讀(穩定)時間25μs,寫時間為300μs。假設它們工作在20MHz。

讀取性能:NAND型快閃記憶體的讀取步驟分為:發送命令和定址信息→將數據傳向頁面寄存器(隨機讀穩定時間)→數據傳出(每周期8bit,需要傳送512+16或2K+64次)。

K9K1G08U0M讀一個頁需要:5個命令、定址周期×50ns+12μs+(512+16)×50ns=38.7μs;K9K1G08U0M實際讀傳輸率:512位元組÷38.7μs=13.2MB/s;K9K4G08U0M讀一個頁需要:6個命令、定址周期×50ns+25μs+(2K+64)×50ns=131.1μs;K9K4G08U0M實際讀傳輸率:2KB位元組÷131.1μs=15.6MB/s。因此,採用2KB頁容量比512位元組也容量約提高讀性能20%。

寫入性能:NAND型快閃記憶體的寫步驟分為:發送定址信息→將數據傳向頁面寄存器→發送命令信息→數據從寄存器寫入頁面。其中命令周期也是一個,我們下面將其和定址周期合並,但這兩個部分並非連續的。

K9K1G08U0M寫一個頁需要:5個命令、定址周期×50ns+(512+16)×50ns+200μs=226.7μs。K9K1G08U0M實際寫傳輸率:512位元組÷226.7μs=2.2MB/s。K9K4G08U0M寫一個頁需要:6個命令、定址周期×50ns+(2K+64)×50ns+300μs=405.9μs。K9K4G08U0M實際寫傳輸率:2112位元組/405.9μs=5MB/s。因此,採用2KB頁容量比512位元組頁容量提高寫性能兩倍以上。

3.塊容量

塊是擦除操作的基本單位,由於每個塊的擦除時間幾乎相同(擦除操作一般需要2ms,而之前若干周期的命令和地址信息佔用的時間可以忽略不計),塊的容量將直接決定擦除性能。大容量NAND型快閃記憶體的頁容量提高,而每個塊的頁數量也有所提高,一般4Gb晶元的塊容量為2KB×64個頁=128KB,1Gb晶元的為512位元組×32個頁=16KB。可以看出,在相同時間之內,前者的擦速度為後者8倍!

4.I/O位寬

以往NAND型快閃記憶體的數據線一般為8條,不過從256Mb產品開始,就有16條數據線的產品出現了。但由於控制器等方面的原因,x16晶元實際應用的相對比較少,但將來數量上還是會呈上升趨勢的。雖然x16的晶元在傳送數據和地址信息時仍採用8位一組,佔用的周期也不變,但傳送數據時就以16位為一組,帶寬增加一倍。K9K4G16U0M就是典型的64M×16晶元,它每頁仍為2KB,但結構為(1K+32)×16bit。

模仿上面的計算,我們得到如下。K9K4G16U0M讀一個頁需要:6個命令、定址周期×50ns+25μs+(1K+32)×50ns=78.1μs。K9K4G16U0M實際讀傳輸率:2KB位元組÷78.1μs=26.2MB/s。K9K4G16U0M寫一個頁需要:6個命令、定址周期×50ns+(1K+32)×50ns+300μs=353.1μs。K9K4G16U0M實際寫傳輸率:2KB位元組÷353.1μs=5.8MB/s

可以看到,相同容量的晶元,將數據線增加到16條後,讀性能提高近70%,寫性能也提高16%。

5.頻率

工作頻率的影響很容易理解。NAND型快閃記憶體的工作頻率在20~33MHz,頻率越高性能越好。前面以K9K4G08U0M為例時,我們假設頻率為20MHz,如果我們將頻率提高一倍,達到40MHz,則

K9K4G08U0M讀一個頁需要:6個命令、定址周期×25ns+25μs+(2K+64)×25ns=78μs。K9K4G08U0M實際讀傳輸率:2KB位元組÷78μs=26.3MB/s。可以看到,如果K9K4G08U0M的工作頻率從20MHz提高到40MHz,讀性能可以提高近70%!當然,上面的例子只是為了方便計算而已。在三星實際的產品線中,可工作在較高頻率下的應是K9XXG08UXM,而不是K9XXG08U0M,前者的頻率目前可達33MHz。

6.製造工藝

製造工藝可以影響晶體管的密度,也對一些操作的時間有影響。譬如前面提到的寫穩定和讀穩定時間,它們在我們的計算當中佔去了時間的重要部分,尤其是寫入時。如果能夠降低這些時間,就可以進一步提高性能。90nm的製造工藝能夠改進性能嗎?答案恐怕是否!目前的實際情況是,隨著存儲密度的提高,需要的讀、寫穩定時間是呈現上升趨勢的。前面的計算所舉的例子中就體現了這種趨勢,否則4Gb晶元的性能提升更加明顯。

綜合來看,大容量的NAND型快閃記憶體晶元雖然定址、操作時間會略長,但隨著頁容量的提高,有效傳輸率還是會大一些,大容量的晶元符合市場對容量、成本和性能的需求趨勢。而增加數據線和提高頻率,則是提高性能的最有效途徑,但由於命令、地址信息佔用操作周期,以及一些固定操作時間(如信號穩定時間等)等工藝、物理因素的影響,它們不會帶來同比的性能提升。

1Page=(2K+64)Bytes;1Block=(2K+64)B×64Pages=(128K+4K)Bytes;1Device=(2K+64)B×64Pages×4096Blocks=4224Mbits

其中:A0~11對頁內進行定址,可以被理解為「列地址」。

A12~29對頁進行定址,可以被理解為「行地址」。為了方便,「列地址」和「行地址」分為兩組傳輸,而不是將它們直接組合起來一個大組。因此每組在最後一個周期會有若干數據線無信息傳輸。沒有利用的數據線保持低電平。NAND型快閃記憶體所謂的「行地址」和「列地址」不是我們在DRAM、SRAM中所熟悉的定義,只是一種相對方便的表達方式而已。為了便於理解,我們可以將上面三維的NAND型快閃記憶體晶元架構圖在垂直方向做一個剖面,在這個剖面中套用二維的「行」、「列」概念就比較直觀了。

『伍』 快閃記憶體和內存的區別

區別就是內存是純粹數據電平信號存儲,專供cpu運算、定址所用,不存在物理寫入,沒耐久度限制。快閃記憶體是存儲數據,能斷電保存,存在物理寫入,有耐久度限制。

快閃記憶體是一種非易失性存儲器,即斷電數據也不會丟失。因為快閃記憶體不像RAM(隨機存取存儲器)一樣以位元組為單位改寫數據,因此不能取代RAM。

應用前景

「優盤」是快閃記憶體走進日常生活的最明顯寫照,其實早在U盤之前,快閃記憶體已經出現在許多電子產品之中。傳統的存儲數據方式是採用RAM的易失存儲,電池沒電了數據就會丟失。採用快閃記憶體的產品,克服了這一毛病,使得數據存儲更為可靠。

除了快閃記憶體檔,快閃記憶體還被應用在計算機中的BIOS、PDA、數碼相機、錄音筆、手機、數字電視、游戲機等電子產品中。

『陸』 FLASH存儲器DDR存儲器RAM存儲器SRAM存儲器DRAM存儲器有什麼區別各有什麼作用

Flash存儲器:

它屬於內存器件的一種,是一種非易失性( Non-Volatile )內存。快閃記憶體的物理特性與常見的內存有根本性的差異:目前各類 DDR 、 SDRAM 或者 RDRAM 都屬於揮發性內存,只要停止電流供應內存中的數據便無法保持,因此每次電腦開機都需要把數據重新載入內存;快閃記憶體在沒有電流供應的條件下也能夠長久地保持數據,其存儲特性相當於硬碟,這項特性正是快閃記憶體得以成為各類便攜型數字設備的存儲介質的基礎。

DDR存儲器:

DDR=Double Data Rate雙倍速率同步動態隨機存儲器。嚴格的說DDR應該叫DDR SDRAM,人們習慣稱為DDR,其中,SDRAM 是Synchronous Dynamic Random Access Memory的縮寫,即同步動態隨機存取存儲器。而DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的縮寫,是雙倍速率同步動態隨機存儲器的意思。DDR內存是在SDRAM內存基礎上發展而來的,仍然沿用SDRAM生產體系,因此對於內存廠商而言,只需對製造普通SDRAM的設備稍加改進,即可實現DDR內存的生產,可有效的降低成本。

RAM存儲器:

存儲單元的內容可按需隨意取出或存入,且存取的速度與存儲單元的位置無關的存儲器。這種存儲器在斷電時將丟失其存儲內容,故主要用於存儲短時間使用的程序。 按照存儲單元的工作原理,隨機存儲器又分為靜態隨機存儲器(英文:Static RAM,SRAM)和動態隨機存儲器(英文Dynamic RAM,DRAM)。

SRAM存儲器:

是Static Random Access Memory的縮寫,靜態存儲器,和動態存儲器DRAM相對。由於SRAM工作原理是依靠晶體管組合來鎖住電平,並不需要進行刷新,只要不斷電,數據就不會丟失,因此稱為靜態RAM。

DRAM存儲器:

DRAM(Dynamic Random Access Memory),即動態隨機存取存儲器,最為常見的系統內存。DRAM 只能將數據保持很短的時間。為了保持數據,DRAM使用電容存儲,所以必須隔一段時間刷新(refresh)一次,如果存儲單元沒有被刷新,存儲的信息就會丟失。 (關機就會丟失數據)

『柒』 快閃記憶體和內存有什麼區別

快閃記憶體,實際上應該是flash
memory。也就是可斷電記憶的存儲體。這樣的可以被大量用在包括手機,mp3,數碼相機等設備中。但是真正將它的應用發展起來的,是我們常用的usb磁碟。
什麼是內存呢?在計算機的組成結構中,有一個很重要的部分,就是存儲器。存儲器是用來存儲程序和數據的部件,對於計算機來說,有了存儲器,才有記憶功能,才能保證正常工作。存儲器的種類很多,按其用途可分為主存儲器和輔助存儲器,主存儲器又稱內存儲器(簡稱內存),輔助存儲器又稱外存儲器(簡稱外存)。外存通常是磁性介質或光碟,像硬碟,軟盤,磁帶,cd等,能長期保存信息,並且不依賴於電來保存信息,但是由機械部件帶動,速度與cpu相比就顯得慢的多。內存指的就是主板上的存儲部件,是cpu直接與之溝通,並用其存儲數據的部件,存放當前正在使用的(即執行中)的數據和程序,它的物理實質就是一組或多組具備數據輸入輸出和數據存儲功能的集成電路,內存只用於暫時存放程序和數據,一旦關閉電源或發生斷電,其中的程序和數據就會丟失。
既然內存是用來存放當前正在使用的(即執行中)的數據和程序,那麼它是怎麼工作的呢?我們平常所提到的計算機的內存指的是動態內存(即dram),動態內存中所謂的「動態」,指的是當我們將數據寫入dram後,經過一段時間,數據會丟失,因此需要一個額外設電路進行內存刷新操作。具體的工作過程是這樣的:一個dram的存儲單元存儲的是0還是1取決於電容是否有電荷,有電荷代表1,無電荷代表0。但時間一長,代表1的電容會放電,代表0的電容會吸收電荷,這就是數據丟失的原因;刷新操作定期對電容進行檢查,若電量大於滿電量的1/2,則認為其代表1,並把電容充滿電;若電量小於1/2,則認為其代表0,並把電容放電,藉此來保持數據的連續性。
從一有計算機開始,就有內存。內存發展到今天也經歷了很多次的技術改進,從最早的dram一直到fpmdram、edodram、sdram等,內存的速度一直在提高且容量也在不斷的增加。今天,伺服器主要使用的是什麼樣的內存呢?目前,ia架構的伺服器普遍使用的是registeredeccsdram,下一期我們將詳細介紹這一全新的內存技術及它給伺服器帶來的獨特的技術優勢

『捌』 快閃記憶體的分類

矽統(SIS)、金士頓、索尼、LSI、閃迪、Kingmax、鷹泰、創見、愛國者、紐曼、威剛、聯想、台電、微星、SSK、三星、海力士
【NAND型快閃記憶體】內存和NOR型快閃記憶體的基本存儲單元是bit,用戶可以隨機訪問任何一個bit的信息。而NAND型快閃記憶體的基本存儲單元是頁(Page)(可以看到,NAND型快閃記憶體的頁就類似硬碟的扇區,硬碟的一個扇區也為512位元組)。每一頁的有效容量是512位元組的倍數。所謂的有效容量是指用於數據存儲的部分,實際上還要加上16位元組的校驗信息,因此我們可以在快閃記憶體廠商的技術資料當中看到「(512+16)Byte」的表示方式。2Gb以下容量的NAND型快閃記憶體絕大多數是(512+16)位元組的頁面容量,2Gb以上容量的NAND型快閃記憶體則將頁容量擴大到(2048+64)位元組。
NAND型快閃記憶體以塊(sector)為單位進行擦除操作。快閃記憶體的寫入操作必須在空白區域進行,如果目標區域已經有數據,必須先擦除後寫入,因此擦除操作是快閃記憶體的基本操作。一般每個塊包含32個512位元組的頁(page),容量16KB;而大容量快閃記憶體採用2KB頁時,則每個塊包含64個頁,容量128KB。
每顆NAND型快閃記憶體的I/O介面一般是8條,每條數據線每次傳輸(512+16)bit信息,8條就是(512+16)×8bit,也就是前面說的512位元組。但較大容量的NAND型快閃記憶體也越來越多地採用16條I/O線的設計,如三星編號K9K1G16U0A的晶元就是64M×16bit的NAND型快閃記憶體,容量1Gb,基本數據單位是(256+8)×16bit,還是512位元組。
定址時,NAND型快閃記憶體通過8條I/O介面數據線傳輸地址信息包,每包傳送8位地址信息。由於快閃記憶體晶元容量比較大,一組8位地址只夠定址256個頁,顯然是不夠的,因此通常一次地址傳送需要分若干組,佔用若干個時鍾周期。NAND的地址信息包括列地址(頁面中的起始操作地址)、塊地址和相應的頁面地址,傳送時分別分組,至少需要三次,佔用三個周期。隨著容量的增大,地址信息會更多,需要佔用更多的時鍾周期傳輸,因此NAND型快閃記憶體的一個重要特點就是容量越大,定址時間越長。而且,由於傳送地址周期比其他存儲介質長,因此NAND型快閃記憶體比其他存儲介質更不適合大量的小容量讀寫請求。
而比我們平常用的U盤存儲量更大,速度更快的快閃記憶體產品要屬PCIe快閃記憶體卡了,它採用低功耗,高性能的快閃記憶體存儲晶元,以提高應用程序性能。由於它們直接插到伺服器中,數據位置接近伺服器的處理器,相比其它通過基於磁碟的存儲網路路徑來獲取信息大大節省了時間。企業正在轉向這種技術以解決存儲密集型工作負載,比如事務處理應用。在PCIe快閃記憶體卡方面,LSI公司新的Nytro產品,擴大其基於快閃記憶體的應用加速技術到各種規模的企業。LSI推出了三款產品,到一個正變得越來越擁擠的PCIe快閃記憶體適配器卡市場。LSI Nytro產品戰略中的一部分,LSI公司的WarpDrive卡上,採用快閃記憶體存儲、LSI的SAS集成控制器和來自公司收購的快閃記憶體控制器製造商SandForce的技術。其第二代基於PCIe的應用加速卡容量從200GB到3.2TB不等。Nytro XD應用加速存儲解決方案的軟體和硬體的組合。它集成了WarpDrive卡與Nytro XD智能高速緩存軟體,以提高在存儲區域網路(SAN)和直接附加存儲(DAS)實現中的I/O速度。最後,還有Nytro MegaRAID應用加速卡,它結合了MegaRAID控制器與板載快閃記憶體和緩存軟體,LSI公司將Nytro MegaRAID的定位面向低端,針對串列連接SCSI(SAS)DAS環境的性能增強解決方案。
微軟的SQL Server產品管理主管Claude Lorenson,看好LSI的快閃記憶體產品在微軟伺服器環境中的未來。因為 LSI的快閃記憶體產品Nytro MegaRAID可以幫助微軟SQL實現了每秒交易的10倍增長,
「快閃記憶體存儲技術,如LSI的Nytro應用加速產品組合,可以用來加速關鍵業務應用,如SQL Server 2012」,Lorenson在一份公司的聲明中表示「隨著微軟將在Windows Server 8中提供的增強,這些技術的重要性將繼續增長。」

『玖』 快閃記憶體的存儲原理

要講解快閃記憶體的存儲原理,還是要從EPROM和EEPROM說起。
EPROM是指其中的內容可以通過特殊手段擦去,然後重新寫入。其基本單元電路(存儲細胞),常採用浮空柵雪崩注入式MOS電路,簡稱為FAMOS。它與MOS電路相似,是在N型基片上生長出兩個高濃度的P型區,通過歐姆接觸分別引出源極S和漏極D。在源極和漏極之間有一個多晶硅柵極浮空在SiO2絕緣層中,與四周無直接電氣聯接。這種電路以浮空柵極是否帶電來表示存1或者0,浮空柵極帶電後(譬如負電荷),就在其下面,源極和漏極之間感應出正的導電溝道,使MOS管導通,即表示存入0。若浮空柵極不帶電,則不形成導電溝道,MOS管不導通,即存入1。
EEPROM基本存儲單元電路的工作原理如下圖所示。與EPROM相似,它是在EPROM基本單元電路的浮空柵的上面再生成一個浮空柵,前者稱為第一級浮空柵,後者稱為第二級浮空柵。可給第二級浮空柵引出一個電極,使第二級浮空柵極接某一電壓VG。若VG為正電壓,第一浮空柵極與漏極之間產生隧道效應,使電子注入第一浮空柵極,即編程寫入。若使VG為負電壓,強使第一級浮空柵極的電子散失,即擦除。擦除後可重新寫入。
快閃記憶體的基本單元電路,與EEPROM類似,也是由雙層浮空柵MOS管組成。但是第一層柵介質很薄,作為隧道氧化層。寫入方法與EEPROM相同,在第二級浮空柵加以正電壓,使電子進入第一級浮空柵。讀出方法與EPROM相同。擦除方法是在源極加正電壓利用第一級浮空柵與源極之間的隧道效應,把注入至浮空柵的負電荷吸引到源極。由於利用源極加正電壓擦除,因此各單元的源極聯在一起,這樣,快擦存儲器不能按位元組擦除,而是全片或分塊擦除。 到後來,隨著半導體技術的改進,快閃記憶體也實現了單晶體管(1T)的設計,主要就是在原有的晶體管上加入了浮動柵和選擇柵,
在源極和漏極之間電流單向傳導的半導體上形成貯存電子的浮動棚。浮動柵包裹著一層硅氧化膜絕緣體。它的上面是在源極和漏極之間控制傳導電流的選擇/控制柵。數據是0或1取決於在硅底板上形成的浮動柵中是否有電子。有電子為0,無電子為1。
快閃記憶體就如同其名字一樣,寫入前刪除數據進行初始化。具體說就是從所有浮動柵中導出電子。即將有所數據歸「1」。
寫入時只有數據為0時才進行寫入,數據為1時則什麼也不做。寫入0時,向柵電極和漏極施加高電壓,增加在源極和漏極之間傳導的電子能量。這樣一來,電子就會突破氧化膜絕緣體,進入浮動柵。
讀取數據時,向柵電極施加一定的電壓,電流大為1,電流小則定為0。浮動柵沒有電子的狀態(數據為1)下,在柵電極施加電壓的狀態時向漏極施加電壓,源極和漏極之間由於大量電子的移動,就會產生電流。而在浮動柵有電子的狀態(數據為0)下,溝道中傳導的電子就會減少。因為施加在柵電極的電壓被浮動柵電子吸收後,很難對溝道產生影響。

『拾』 什麼是快閃記憶體有什麼用

快閃記憶體的基本概念

快閃記憶體的英文名稱是"Flash Memory",一般簡稱為"Flash",它也屬於內存器件的一種。不過快閃記憶體的物理特性與常見的內存有根本性的差異:目前各類DDR、SDRAM或者RDRAM都屬於揮發性內存,只要停止電流供應內存中的數據便無法保持,因此每次電腦開機都需要把數據重新載入內存;快閃記憶體則是一種不揮發性(Non-Volatile)內存,在沒有電流供應的條件下也能夠長久地保持數據,其存儲特性相當於硬碟,這項特性正是快閃記憶體得以成為各類便攜型數字設備的存儲介質的基礎。
NAND快閃記憶體的存儲單元則採用串列結構,存儲單元的讀寫是以頁和塊為單位來進行(一頁包含若干位元組,若干頁則組成儲存塊,NAND的存儲塊大小為8到32KB),這種結構最大的優點在於容量可以做得很大,超過512MB容量的NAND產品相當普遍,NAND快閃記憶體的成本較低,有利於大規模普及。NAND快閃記憶體的缺點在於讀速度較慢,它的I/O埠只有8個,比NOR要少多了。這區區8個I/O埠只能以信號輪流傳送的方式完成數據的傳送,速度要比NOR快閃記憶體的並行傳輸模式慢得多。再加上NAND快閃記憶體的邏輯為電子盤模塊結構,內部不存在專門的存儲控制器,一旦出現數據壞塊將無法修正,可靠性較NOR快閃記憶體要差。NAND快閃記憶體被廣泛用於移動存儲、數碼相機、MP3播放器、掌上電腦等新興數字設備中。三星、東芝、Renesas和SanDisk是主要的NAND快閃記憶體製造商,其中三星電子憑借價格和技術雙重優勢獲得了絕對領先的市場份額,甚至在去年第三季度超過Intel公司成為全球最大的快閃記憶體製造商。由於受到數碼設備強勁發展的帶動,NAND快閃記憶體一直呈現指數級的超高速增長,NAND可望在2006年超過NOR成為快閃記憶體技術的主導。

數碼快閃記憶體卡:主流數碼存儲介質
數碼相機、MP3播放器、掌上電腦、手機等數字設備是快閃記憶體最主要的市場。前面提到,手機領域以NOR型快閃記憶體為主、快閃記憶體晶元被直接做在內部的電路板上,但數碼相機、MP3播放器、掌上電腦等設備要求存儲介質具備可更換性,這就必須制定出介面標准來實現連接,快閃記憶體卡技術應運而生。快閃記憶體卡是以快閃記憶體作為核心存儲部件,此外它還具備介面控制電路和外在的封裝,從邏輯層面來說可以和閃盤歸為一類,只是快閃記憶體卡具有更濃的專用化色彩、而閃盤則使用通行的USB介面。由於歷史原因,快閃記憶體卡技術未能形成業界統一的工業標准,許多廠商都開發出自己的快閃記憶體卡方案。目前比較常見的有CF卡、SD卡、SM卡、MMC卡和索尼的Memory Stick記憶棒。

CF卡(CompactFlash)
CF卡是美國SanDisk 公司於1994引入的快閃記憶體卡,可以說是最早的大容量攜帶型存儲設備。它的大小隻有43mm×36mm×3.3mm,相當於筆記本電腦的PCMCIA卡體積的四分之一。CF卡內部擁有獨立的控制器晶元、具有完全的PCMCIA-ATA 功能,它與設備的連接方式同PCMCIA卡的連接方式類似,只是CF卡的針腳數多達五十針。這種連接方式穩定而可靠,並不會因為頻繁插拔而影響其穩定性。
CF卡沒有任何活動的部件,不存在物理壞道之類的問題,而且擁有優秀的抗震性能, CF卡比軟盤、硬碟之類的設備要安全可靠。CF卡的功耗很低,它可以自適應3.3伏和5伏兩種電壓,耗電量大約相當於桌面硬碟的百分之五。這樣的特性是出類拔萃的,CF卡出現之後便成為數碼相機的首選存儲設備。經過多年的發展,CF卡技術已經非常成熟,容量從最初的4MB飆升到如今的3GB,價格也越來越平實,受到各數碼相機製造商的普遍喜愛,CF卡目前在數碼相機存儲卡領域的市場佔有率排在第二位。

MMC卡 (MultiMediaCard)
MMC卡是SanDisk公司和德國西門子公司於1997年合作推出的新型存儲卡,它的尺寸只有32mm×24mm×1.4mm、大小同一枚郵票差不多;其重量也多在2克以下,並且具有耐沖擊、可反復讀寫30萬次以上等特點。從本質上看,MMC與CF其實屬於同一技術體系,兩者結構都包括快快閃記憶體晶元和控制器晶元,功能也完全一樣,只是MMC卡的尺寸超小,而連接器也必須做在狹小的卡裡面,導致生產難度和製造成本都很高、價格較為昂貴。MMC主要應用與行動電話和MP3播放器等體積小的設備,而由於體積限制,MMC卡的容量提升較為困難,目前MMC產品以128M容量為主,256MB、512MB主要供應給數碼發燒友及特殊用戶使用。MMC4.0標準的極速1-2GB MMC存儲卡問世,新標準的MMC多媒體存儲卡讀取速度最高達到了150倍速(22.5MB/S),而寫入速度也達到了驚人的120倍速(18MB/S)。MMC4.0標准同樣和原有的MMC存儲卡及SD存儲卡插槽兼容,可廣泛使用在手機、數碼相機、掌上電腦、其他移動數字設備等。MMC4.0標准由MMCA多媒體存儲卡協會在MMC3.2標準的基礎上推出的。

SD卡(Secure Digital)
SD卡的英文全稱是Secure Digital Card,意為安全數碼卡,它由日本松下公司、東芝公司和美國SanDisk公司共同研製。SD卡仍屬於MMC標准體系,SD比MMC卡多了一個進行數字版權保護的暗號認證功能(SDMI規格),故而得名。
SD卡的尺寸為32mm×24mm×2.1mm,面積與MMC卡相同、只是略厚一些而已。但SD卡的容量比MMC卡高出甚多,SanDisk和松下公司都已推出容量高達1GB的SD卡。不過當前的主流還是64M、128M和256M容量,512MB以上的產品還相當昂貴。讀寫速度快是SD卡的另一個優點,它的最高讀寫速度已突破20MB/s、幾乎達到快閃記憶體讀寫速度的極限。此外,SD卡還保持對MMC卡的兼容,支持SD卡的插口大多數都可以支持MMC卡。更重要的是,SD卡比MMC卡易於製造,在成本上有不少優勢,SD卡得到了廣泛應用,在MP3播放器、行動電話、數碼相機、掌上電腦及攜帶型攝像機,目前SD卡介面支持者除了東芝、松下和SanDisk外,還包括卡西歐、惠普、摩托羅拉、NEC、先鋒和Palm等公司。

SM卡(SmartMedia)與xD卡
SM卡被稱為"智能型媒體卡",尺寸為37mm×45mm×0.76mm, SM卡的功能較為單一,用戶必須使用配有讀寫及控制功能的專用設備才能對其操作,SM卡規范的升級變化比較大。

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