这章开始咱们讲一下存储器,总的来说存储器按照存储的介质不同分为三类:,现在小编就来说说关于科技简章028-存储器概览?下面内容希望能帮助到你,我们来一起看看吧!
科技简章028-存储器概览
这章开始咱们讲一下存储器,总的来说存储器按照存储的介质不同分为三类:
光学存储器:就是我们通常所说的CD、DVD、蓝光。
磁性存储器:就是磁带、软盘以及机械硬盘。
半导体存储器:这是目前存储领域中应用最广、市场规模最大的存储器件。按照掉电后数据是否继续保持在存储器内,半导体存储器分为易失性存储器和非易失性存储器。
易失性存储器,顾名思义就是掉电后数据就没了。常用的易失性存储以动态随机存储器DRAM和静态随机存储器SRAM为主。
先看DRAM,80年代日本和美国半导体对线主要就是在做这个东西。这个东西是用一个晶体管(MOS管)加上一个电容来存储一个位(1bit)的数据。大家都知道电容是可以存储电荷的,DRAM实际上就是通过电容存储电荷来存储数据,换句话说,DRAM的数据是存储在电容里面的。
而电容放久了,内部的电荷就会越来越少,所以需要周期性对电容进行充电补充来保持存储的内容,所以这种存储器成为“动态随机存取存储器”。
也正是因为电容充放电需要时间,所以这种存储器读写的速度比较慢,但因为结构简单成本比较低,另外由于需要周期性“补电”所以功耗也比较大。我们有时候发现合上笔记本盖子,并没有操作笔记本,但电量还是哗哗地在降低,就是计算机内存用的DRAM一直在“补电”。
由于DRAM的这些特点,它常用于容量大的主存储器,如计算机、智能手机、服务器内存等等。
以上是对“动态”比较容易理解的解释,实际上专业的说法是DRAM数据存在电容里,对DRAM进行读写操作的时候电容与外界形成回路,电容由于内部有电荷会对外形成电位的变化,通过检测是否有电荷流进或者流出来判断该bit是1还是0。
大家都知道现在计算机用的是二进制,一大堆的0和1的排列组合用来代表各种信息。通过对DRAM中电容中电荷多少的控制,来呈现0和1的状态,从而存储数据。
而电容放久了除了会电荷减少之外,读写的过程因为电容与外界“回路”了也会破坏原本电容中电荷的状态,所以在读写操作结束后要将数据再次写回DRAM中,以保持原本的电荷状态,表现在电路层面就是来一发“充电”,也称为“DRAM刷新”。在整个读或者写操作周期中,计算机都会对DRAM进行刷新,通常刷新的周期是4ms-64ms。
另外一种常用的易失性存储器就是静态随机存取存储器SRAM了。
SRAM的构造比DRAM要复杂,它是以6个晶体管(MOS管)来存储1个位(1bit)的资料。这里就是用晶体管而不是用电容来存储信息,所以使用的时候便不再需要周期性“补电”,因此叫做“静态随机存取存储器”,不需要补电自然速度快也更快。
从上面我们也可以看到,SRAM的一个存储单元要6个晶体管,DRAM只要一个,那么存储同样大小的数据SRAM需要晶体管的数量更多。自然,它的成本越高,功耗也更高。此外,当存储容量相同时,由于SRAM需要6倍数量的晶体管,自然芯片面积也越大。
所以,SRAM比DRAM速度快,但贵!因此,SRAM一般都用在对容量要求不高但对速度要求高的地方,典型的就是用来做高速缓冲存储器,比如CPU一级、 二级缓存等。
非易失性存储器,顾名思义,就是掉电后数据不丢失的存储器。我们用的U盘就是典型的非易失性存储器。
具体分类包括非ROM型的,比如PCM;
ROM型的,比如非Flash类的PROM、EPROM、EEPRAM、OTPROM等;Flash类的NOR Flash和NAND Flash,在NAND Flash里面又分SLC、MLC、TLC以及QLC。
单从读写速度和延时来说,最快的是SRAM,其次是DRAM,然后是PCM、NAND/NOR、HDD/光盘最慢的是磁带,单位存储价格从贵到排序也是这个顺序哈。
前面简单地把所有的存储产品过了一遍,从全球存储容量来看,2019年全球年新增总容量为1.8ZB,随着互联网和物联网的进一步发展,到2025年预计全球存储年新增容量会达到4.7ZB。
4.7ZB是个什么概念,存储的最小单位是一位二进制数,即1比特bit;一个字节即1Byte是8个二进制单位;1KB=1024Byte;1MB=1024KB;1GB=1024MB;1TB=1024GB;1PB=1024TB;1EB=1024PB;1ZB=1024EB。你们自己乘一下。
存储容量的需求上升并不代表我们需要花更多的钱,随着技术的发展,单位GB存储的价格反而是迅速下降的,这主要得益于摩尔定律。
60年代,磁带平均容量只有2.3MB,每GB的价格约1791英镑。70年代流行的软盘,每GB价格高达2到3万英镑。这两种都是磁性介质哈。
到了半导体存储时代,90年代每单位GB存储价格跌到了100英镑以下,光学介质CD-ROM价格仅仅是6.03英镑/GB。2000年开始,DRAM和闪存成为主流,单位GB存储价格降到了0.5到0.8英镑。
不过,尽管半导体存储器已经成为主流,但全球大部分的数据其实仍然使用的是硬盘存储。2019年,65%的数据是用硬盘存储的,闪存存了20%的数据,DRAM存着0.5%的数据,磁带存了8%,光盘存了7%的数据。
从存储市场规模来看,2019年机械硬盘的市场规模是585亿美元,占总体市场的32.25%;DRAM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,不要以为这个老家伙已经日薄西山了,随着数据中心的崛起它香着呢。