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中国科技发展成果(国内存储厂同有科技)

张世龙2021年12月21日 16:43天道酬勤810

本章介绍存储设备。 一般来说,存储按存储介质分为三类。

光学存储器:我们通常所说的CD、DVD、蓝光。

磁内存:磁带、软盘、机械硬盘。

半导体存储装置:这是目前存储领域应用最广泛、市场规模最大的存储装置。 根据关闭电源后数据是否继续保存在内存中,将半导体存储器分为易失性存储器和非易失性存储器。

所谓易失性存储器,正如其名,是指关闭电源后数据消失。 一般的易失性存储器以动态随机存储器DRAM和静态随机存储器SRAM为主。

请先看看DRAM。 80年代日本和美国的半导体主要做这个东西。 这是在晶体管(MOS管)上加上电容器后保存1bit的数据。 虽然已知电容器可以储存电荷,但DRAM实际上是将电荷储存在电容器中来储存数据。 换言之,DRAM的数据储存在电容器中。

另一方面,如果容量变长,内部的电荷就会变少,因此需要周期性地充电补充容量来保持存储内容,因此这样的存储器成为“动态随机访问存储器”。

正因为电容器的充放电需要时间,所以这样的存储器读写速度很慢,但是结构简单,成本低,另外需要周期性的“辅助电力”,所以功耗也很大。 我们有时会合上笔记本电脑的盖子,虽然没有操作笔记本电脑,但我们注意到电量在哗哗地下降。 计算机内存用的DRAM一直在“补充电源”。

由于DRAM的这些特点,经常用于计算机、智能手机、服务器内存等大容量的主存储器。

以上是对“动态”的简单说明,但实际上,DRAM数据存在于电容中,在对DRAM进行读写操作时,电容与外部之间形成电路,电容由于内部有电荷而形成电位的变化,电荷是否流入或流出

众所周知,现在计算机使用的是二进制。 很多0和1的序列的组合被用于表示各种各样的信息。 通过控制DRAM中的容量有多少电荷,呈现0和1的状态,存储数据。

另一方面,由于长时间放置电容后电荷会减少,另外在读写的过程中电容连接外部和“电路”会破坏本来电容中的电荷状态,因此读写操作结束后将数据再次写回到DRAM中,保持原来的电荷状态,在电路层面是独一无二的“充电” 也称为“DRAM刷新”。 在整个读取或写入周期,计算机都会刷新DRAM。 刷新的周期通常为4ms-64ms。

另一种普通的易失性存储器是静态随机访问存储器SRAM。

SRAM的结构比DRAM复杂,用6个晶体管) MOS管)保存1位(1位)的数据。 在这里,由于使用晶体管而不是电容器保存信息,所以不需要周期性地补充电力。 因此,被称为“静态随机访问存储器”,不需要补电,速度自然也会变快。

由上可知,SRAM的一个存储器单元需要6个晶体管,如果只有1个DRAM,为了存储同样大小的数据,SRAM的晶体管数量会更多。 当然,成本越高,耗电量也越高。 另外,在存储器容量相同的情况下,SRAM需要6倍数量的晶体管,所以芯片面积当然也变大。

所以,SRAM比DRAM速度快,但很高! 因此,SRAM通常用于对容量要求不高但对速度要求较高的地方,通常用作CPU级、2级缓存等缓存。

非易失性存储器,顾名思义,是指即使关闭电源也不会丢失数据的存储器。 我们使用的u盘是典型的非易失性内存。

具体分类包括PCM等非ROM型的;

非闪存类的PROM、EPROM、EEPRAM、OTPROM等ROM型闪存类的非闪存和非闪存在非闪存中分为SLC、MLC、TLC和QLC。

单从读写速度和延迟来说,最快的是SRAM,其次是DRAM,其次是PCM、NAND/NOR、HDD/最慢的是磁带,单位存储器的价格从高到低的顺序呢。

前面简要介绍了所有存储产品,从全球存储容量来看,2019年全球年新增容量为1.8ZB,随着互联网和物联网的进一步发展,到2025年全球存储年新增容量将达到4.7ZB

4.7ZB是什么概念? 存储器的最小单位是1位的二进制数,即1位的位。 1字节即1字节是8个二进制单位; 1kb=1024字节; 1MB=1024KB; 1GB=1024MB; 1TB=1024GB; 1PB=1024TB; 1EB=1024PB; 1ZB=1024EB。 请自己上车。

即使存储容量的需求上升,也并不意味着我们需要花更多的钱。 随着技术的发展,每千兆字节的存储价格反而在迅速下降。 这主要基于摩尔定律。

60年代,磁带的平均容量只有2.3MB,每GB的价格约为1791英镑。 70年代流行的软盘,每GB的价格达到了2万英镑到3万英镑。 两个都是磁性介质啊。

到了半导体记忆时代,90年代单位GB的记忆价格下跌到了100英镑以下,光学介质CD-ROM的价格只有6.03英镑/GB。 从2000年开始,DRAM和闪存成为主流,单位GB的存储价格从0.5英镑降到了0.8英镑。

但是,尽管半导体内存已成为主流,世界上的大部分数据实际上仍在使用硬盘存储。 2019年,65%的数据存储在硬盘中,闪存存储20%、DRAM存储0.5%、磁带存储8%、光盘存储7%的数据。

从存储市场规模来看,2019年机械硬盘市场规模为585亿美元,占整体市场的32.25%; DR

AM市场规模大概有603亿美元,占33.24%;Flash市场规模在480亿美元左右,占26.4%,这里要指出我们通常用的SSD(固态硬盘)是NAND Flash做的哈,市场规模自然是算在Flash而不是机械硬盘里面。机械硬盘和固态硬盘是工作原理完全不同的两个东西,后面会专门介绍。

剩下的各种存储器合计占比8.11%。由此也可以看到如前面所说,DRAM的确要贵点哈,以0.5%的数据量占了33.24%的市场规模。

这一章就是简单介绍一下存储器都有哪些,后面的章节会分门别类详细介绍。下一章将先讲容量占比最大的——机械硬盘,不要以为这个cdxd已经日薄西山了,随着数据中心的崛起它香着呢。

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