儲存器這個小話題(3)

2021-07-26 11:46:55 字數 2194 閱讀 2548

續 > 儲存器這個小話題(2) 

說完了內部儲存器, 現在來說說外部儲存器吧。 

在《儲存器這個小話題(2)》一文中我們將外部儲存器分為了磁表面儲存器, 光儲存器和快快閃儲存器儲器。 在計算機儲存器系統中機械硬碟是我們最常見的磁表面儲存器。 磁帶一般用作放音機的儲存介質, 而且只能儲存聲音, 現在基本被淘汰了(貌似在初高中教學中還是比較常用, 萬惡的英語聽力)。 軟盤是老古董了, 是比較早的可移動儲存介質, 容量一般在 mb 級別, 現在被 u 盤、 光碟等大容量移動介質所代替。 

, 不過由於成本較低, 目前的使用還是比較廣泛的。 快快閃儲存器儲器是我們現在最常見的儲存器, u盤、 ssd、 tf/sd卡、 遊戲機的卡帶等等都屬於快速儲存器(flash memory/storage)。

快快閃儲存器儲器(flash memory)是電子的(固態)電可擦除和重新程式設計非易失性儲存器, 從技術上它是 eeprom 的一種, 由日本東芝(toshiba) 於 1984 年提出。 在早期的叫法當中, 會有人把 flash memory 稱為 flash rom (或者 flash eeprom), 正是因為其發展於 eeprom 並具有 eeprom 的一些特點, 所以從某種角度上也可以理解為什麼一些手機廠商會把手機內建的快閃儲存器器稱為rom。 不過由於 flash memory 的發展, 它在儲存器領域逐漸開始取代 eeprom,並且自成乙個體系。所以現在很少把它稱為 flash rom。

flash memory 主要分為兩類: nor flash 和 nand flash。 分別由 intel 公司於 1988 年和日本日立公司於 1989 年投入市場。另外還有一種叫 ag-and flash, 不過由於生產技術和成本等原因, 一直沒有在市場上流通。

nor flash 用作內部儲存器(並不是所有的 flash memory 都是外部儲存器, 我把它放到這裡講主要是因為它是flash 的一種),擁有 ram 隨機訪問的特點並且具有完整的資料匯流排和位址匯流排。 它與 cpu 通過匯流排直接連線, 支援位定址, 所以 cpu 可以通過取指令執行 nor flash 內部的程式, 而無需拷貝到 ram 當中執行, 即

晶元內執行(xip, execute in place)

。不過相應的它的容量很小, **也比較昂貴。 擦除 nor 器件時以 64~128 kb 的塊(block)進行的, 執行乙個寫入 / 擦除操作的時間為 5 s。在嵌入式系統中, 它主要用於儲存啟動程式(bootloader,類似於pc機中的bios), 在用途上很像eeprom。

剩下的一大類是 nand flash, nand flash 是目前最為常見的外部儲存器。不同於 nor flash, nand flash 使用了資料匯流排和位址匯流排分時復用的 i / o 介面。 在訪問方式上, nand flash 無法進行位定址, 而是通過頁(page)方式對資料進行訪問, 一頁通常為 512byte 的倍數大小。 比起 nor flash, nand flash 的資料寫入速度更快, 讀取速度要慢一些。 nand flash 同樣使用塊擦除(block erasure), 乙個塊大小約為 8~32 kb, 執行與 nor flash相同的操作最多隻需要 4 ms, nand flash 相較於 nor flash 來說成本很低, 體積更小, 容量更大, 具有更多的擦寫次數。 因此它的使用要比 nor flash 更加廣泛, 通過 nand flash 晶元+主控晶元+介面的組合就構成了生活中各種各樣的快快閃儲存器儲器。 譬如 u 盤、 tf 卡/ sd 卡 / mmc卡、 ssd、 onenand / movinand / inand、 記憶棒(memory stick)等。

關於 nand flash 我們還常見到這幾個名詞: slc(single-level cell, 單層單元)、 mlc(multi-level cell,多層單元)以及 tlc (triple-level cell, 三層單元)。 這是 nand flash 儲存器使用的幾種儲存模式, slc 在壽命和效能方面擁有獨特的優勢, 不過需要更好的工藝製程才能擁有較大的容量, **比較昂貴。而 mlc 雖然在容量方面有先天的優勢, 但在速度和壽命方面存在先天的不足。 所以 slc 用在不計成本追求速度和可靠性的企業級產品中, mlc 更適合在消費級產品中, 市場上見的最多的就是 mlc 的 nand flash。 而 tlc 的效能比 mlc 還要差一大截, 但是好在更便宜, 使用 tlc 技術製作的 u 盤在市場上也很常見。

2017 年 1 月 30 日

kilento

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