主流的外存裝置介紹

2021-10-03 05:58:11 字數 3752 閱讀 4284

1. 主流的外存裝置介紹

記憶體和外存的區別:一般hi把這種ram(random acess memory,隨機訪問儲存器,特點是任意位元組讀寫,掉電丟失)叫記憶體,把rom(read only meeory,唯讀儲存器,類似於flash sd之類的,用來儲存東西,掉電不丟失,不能隨機位址訪問,只能以塊(一次訪問多個位元組)為單位來訪問)叫外存。

2. 迄今為止人類發明的外存裝置又哪些,分為5類

2.1 軟盤、硬碟、光碟、cd、磁帶

(1)儲存原理大部分為磁儲存,缺點是讀寫速度、可靠性等優點是技術成熟、**便宜。廣泛使用在桌面電腦中,在嵌入式裝置中幾乎無使用。

(2)現代儲存的發展方向是flash儲存,快閃儲存器技術是利用電學原理來儲存1和0,從而製成儲存裝置。所以閃充裝置沒有物理運動(硬碟中的磁頭),所以讀寫速度可以很快,且無物理損耗。

2.2 純粹的flash:nandflash、norflash

(1)這些是最早出現的、最原始的flash顆粒組成晶元。也就是說nandflash、norflash晶元中只是對儲存單元做了最基本的讀寫介面,然後要求外部的soc來提供flash讀寫的控制器以和flash進行讀寫時序。

(2)缺陷:1. 讀寫介面時序比較複雜。2. 內部無壞塊處理機制,需要soc自己來管理flash的壞塊。3. 各家廠家的flash介面不一致,甚至同乙個廠家的不同型號、系列的flash介面都不一致,這就 造成產品公升級時很麻煩。

(3)nandflash是塊裝置(不能匯流排式訪問),norflash是可以匯流排式訪問的。

(4)nandflash分為mlc和slc兩種。slc技術比較早,可靠性高,缺點是容量做不大(或者說容量大了太貴,一般slc nand都是512mb以下);mlc技術比較新,不成熟,可靠性差(容易有壞塊),優點是容量可以做很大很便宜,現在基本都在發展mlc技術。

2.3 sd卡、mmc卡、microsd

(1)這些卡其實內部就是flash儲存顆粒,比直接的nand晶元多了統一的外部封裝和介面。

(2)卡都有統一的標準,譬如sd卡都是遵照sd規範來發布的。這些規範規定了sd卡的讀寫速度、讀寫介面時序、讀寫命令集、卡大小尺寸、引腳個數及定義。這樣做的好處就是不同廠家的sd卡可以通用。

2.4 inand、movinand、essd

(1)電子產品如手機、相機等,前些年趨勢是用sd卡/tf卡等擴充套件儲存容量;但是近年來的趨勢四直接內建大容量flash晶元而不是外部擴充套件卡。

(2)外部擴充套件卡時間長了卡槽可能會接觸不良導致不可靠。

(3)現在主流的發展方向是使用inand、movinand、essd(還有別的一些名字)來做電子產品的儲存晶元。這些東西的本質還是nandflash、內部由nand的儲存顆粒構成,再整合了塊裝置管理單元,綜合 sd卡為代表的各種卡的優勢和原始的nandflash晶元的優勢。

(4)優勢:1、向sd卡學習,有統一的介面標準(包括引腳定義、物理封裝、介面時序)。2、向原始的nand學習,以晶元的方式來發布而不是以卡的方式;3、內部內建了flash管理模組,提供額諸如壞塊管理等功能,讓nand的管理容易起來。

2.5 ssd(固態硬碟)

3. sd卡的特點和背景知識

3.1 sd卡和mmc卡的關係

(1)mmc標準比sd標準早,sd標準相容mmc標準

(2)mmc卡可以被sd讀卡器讀寫,而sd卡不可以被mmc讀卡器讀寫

3.2  sd卡和nand、nor等flash晶元差異

(1)sd卡/mmc等卡類有統一的介面標準,而nand晶元沒有統一的標準(各家產品會有差異)

3.3 sd卡與microsd的區別

(1)外觀上,sd卡大而tf卡小;用途上,sd卡用於數位相機等而tf卡廣泛用於手機、gps等;

(2)時間上、sd卡2023年推出,tf卡與2023年推出;sd卡由日本松下、東芝與美國sandisk共同推出,而tf卡由motorola與sandisk共同推出。

(3)sd卡有寫保護而tf卡沒有,tf卡可以通過卡套轉成sd使用。

4. sd卡的程式設計介面

4.1 sd卡的物理介面

(1)sd卡由9個針腳與外界進行物理連線,這9個腳中有2個地,1個電源,6個訊號線

4.2 sd協議與spi協議

(1)sd卡與sram/ddr/srom之類的東西的不同:sram/ddr/srom之類的儲存晶元是匯流排式的,只要連線上初始化好之後就可以由soc直接以位址方式來訪問;但是sd卡不能直接通過介面給位址來訪問,它的訪問需要按照一定的介面協議(時序)來訪問。

(2)sd卡雖然只有一種物理介面,但是卻支援兩種讀寫協議:sd協議和spi協議。

4.3 spi協議特點(低速、介面操作時序簡單、適合微控制器)

(1)spi協議是微控制器中廣泛使用的一種通訊協議,並不是為sd卡專門發明的。

(2)spi協議相對sd協議來說速度比較低,

(3)sd卡支援spi協議,就是為了微控制器方便使用。

4.4 sd協議特點(告訴、介面時序複雜,適合有sdio介面的soc)

(1)sd協議是專門用來和sd**信的。

(2)sd協議要求soc中有sd控制器,執行在高速率下,要求soc的主頻不能太低。

4.5 sd/mmc控制器

(1)sd卡內部除了儲存單元flash外,還有sd卡管理模組,我們soc和sd**信時,通過9針引腳以sd協議/spi協議向sd卡管理模組傳送命名、時鐘、資料等資訊,然後從sd卡返回資訊給soc來互動。工作時每乙個任務(譬如初始化sd卡、譬如讀乙個塊、譬如寫、譬如擦除...)都需要一定的時序來完成(所謂時序就是先向sd卡傳送xx命令,sd卡回xx訊息,然後再向sd卡傳送xx命令...)

5.  s5pv210 的sd卡啟動詳解1

5.1 soc為何要支援sd卡啟動

(1)乙個普遍性的原則就是:soc支援的啟動方式元多,將來使用時就越方便,使用者的可選性就越大,soc的適用面就越廣。

(2)sd卡有一些好處:譬如可以在不借用專用燒錄工具(類似jlink)的情況下對sd卡進行刷機,然後刷機後的sd卡槽,soc即可啟動。譬如可以用sd卡啟動進行量產刷機(量產卡)。像我們x210開發板,板子貼片好的時候,內部inand是空的,此時直接啟動無啟動;板子出廠前官方刷機時是把事先做好的量產卡插入sd卡卡槽,然後打到inand方式啟動。因為此時inand是空的所以第一啟動失敗,會轉而第二啟動,就從外部sd2通道的sd卡啟動了。啟動後會執行刷機操作對inand進行刷機,刷機完成後自動重啟(這回重啟時inand中已經有了image了,所以可以啟動了)。刷機完成後sd量產卡拔掉,拷機48小時,無宕機即可裝箱待發貨。

5.2 sd卡啟動的難點在**(sram、ddr、sdcard)

(1)sram、ddr都是匯流排式訪問的,sram不需要初始化即可直接使,而ddr需要初始化後才能使用;但是總之cpu可以直接和sram/dram打交道;而sd卡需要時序訪問,cpu不能直接和sd卡打交道。norflash讀取時可以匯流排式訪問,所以noflash讀取時可以匯流排式訪問,所以norflash啟動非常簡單,可以直接啟動,但是sd/nandflash不行。

(2)以前只有norflash可以作為啟動介質,台式電腦筆記本的bios就是norflash做的。後來三星在2440中使用了steppingstone的技術,讓nandflash也可以作為啟動介質。stepping stone(翻譯為啟動基石)技術就是在soc內部內建4kb的sram,然後開機時soc根據ompin判斷使用者設定的啟動方式,如果是nandflash啟動,則soc的啟動部分的硬體直接從外部nandflash中讀取開頭的4kb到內部sram作為啟動內容。

(3)啟動基石技術進一步發展,在6410晶元中得到完善,在210晶元時已經完全成熟。210中96kb的sram,並且有一段irom**作為bl0,bl0再去啟動bl1(210中的bl0做的事情在2440中也有,只不過那時候是硬體自動完成的,而且體系沒有210中這麼詳細)

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