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存儲器技術成熟嗎

發布時間: 2023-07-08 23:04:22

⑴ 現在儲存方式這么多,為什麼光碟還沒有被淘汰,是因為價格低廉嗎

現代的科技正在快速發展,對於數據的儲存方式有很多,而且都非常的便捷,但是光碟依舊是沒有被淘汰,這不僅僅是因為它價格便宜,還有很多其他的原因,比如安全、不易損壞等。那讓我們一起來分析一下,在現代技術下光碟的儲存形式依舊沒有被淘汰,到底是為什麼呢?

三、不易損壞。

最後一個原因就是因為光碟不易損壞,如果我們用手機或者是U盤存儲數據,那麼一旦這些東西掉到水裡面,我們的數據可能就會被損壞,而把數據刻在光碟上面,除非光碟被燒毀或者是磨損嚴重,我們的數據可能會丟失,在其他情況下,數據通常都是完好無損的,尤其是光碟的防水性非常的好,即便多次泡水,我們的數據依舊不會被破壞。

不知道你們認為用光碟存儲數據還有哪些優點呢?歡迎在評論區底下留言。

⑵ 信息存儲技術的發展過程

人類記錄信息、存儲信息方法經歷了以下幾大技術:
1,結繩記事;
2,文字紙張;
3,磁記錄方式(磁鼓,磁帶,磁碟等) 當前比較成熟,
4,半導體電記錄(電路,電量或電容):ROM,RAM等;隨著半導體技術的提升而不斷提升、改進
5,光記錄(光碟,光運算器件) 光計算和光存儲也許會在不久的將來大力發展

⑶ 存儲器是怎麼存儲東西的 到現在都不明白存儲器是怎麼存儲的 現在都不知道為什麼

硬碟是現在計算機上最常用的存儲器之一。我們都知道,計算機之所以神奇,是因為它具有高速分析處理數據的能力。而這些數據都以文件的形式存儲在硬碟里。不過,計算機可不像人那麼聰明。在讀取相應的文件時,你必須要給出相應的規則。這就是分區概念。分區從實質上說就是對硬碟的一種格式化。當我們創建分區時,就已經設置好了硬碟的各項物理參數,指定了硬碟主引導記錄(即Master Boot Record,一般簡稱為MBR)和引導記錄備份的存放位置。而對於文件系統以及其他操作系統管理硬碟所需要的信息則是通過以後的高級格式化,即Format命令來實現。

面、磁軌和扇區

硬碟分區後,將會被劃分為面(Side)、磁軌(Track)和扇區(Sector)。需要注意的是,這些只是個虛擬的概念,並不是真正在硬碟上劃軌道。先從面說起,硬碟一般是由一片或幾片圓形薄膜疊加而成。我們所說,每個圓形薄膜都有兩個「面」,這兩個面都是用來存儲數據的。按照面的多少,依次稱為0面、1面、2面……由於每個面都專有一個讀寫磁頭,也常用0頭(head)、1頭……稱之。按照硬碟容量和規格的不同,硬碟面數(或頭數)也不一定相同,少的只有2面,多的可達數十面。各面上磁軌號相同的磁軌合起來,稱為一個柱面(Cylinder)(如圖1)。(圖)

上面我們提到了磁軌的概念。那麼究竟何為磁軌呢?由於磁碟是旋轉的,則連續寫入的數據是排列在一個圓周上的。我們稱這樣的圓周為一個磁軌。(如圖2)如果讀寫磁頭沿著圓形薄膜的半徑方向移動一段距離,以後寫入的數據又排列在另外一個磁軌上。根據硬碟規格的不同,磁軌數可以從幾百到數千不等;一個磁軌上可以容納數KB的數據,而主機讀寫時往往並不需要一次讀寫那麼多,於是,磁軌又被劃分成若干段,每段稱為一個扇區。一個扇區一般存放512位元組的數據。扇區也需要編號,同一磁軌中的扇區,分別稱為1扇區,2扇區……

計算機對硬碟的讀寫,處於效率的考慮,是以扇區為基本單位的。即使計算機只需要硬碟上存儲的某個位元組,也必須一次把這個位元組所在的扇區中的512位元組全部讀入內存,再使用所需的那個位元組。不過,在上文中我們也提到,硬碟上面、磁軌、扇區的劃分表面上是看不到任何痕跡的,雖然磁頭可以根據某個磁軌的應有半徑來對准這個磁軌,但怎樣才能在首尾相連的一圈扇區中找出所需要的某一扇區呢?原來,每個扇區並不僅僅由512個位元組組成的,在這些由計算機存取的數據的前、後兩端,都另有一些特定的數據,這些數據構成了扇區的界限標志,標志中含有扇區的編號和其他信息。計算機就憑借著這些標志來識別扇區

硬碟的數據結構

在上文中,我們談了數據在硬碟中的存儲的一般原理。為了能更深入地了解硬碟,我們還必須對硬碟的數據結構有個簡單的了解。硬碟上的數據按照其不同的特點和作用大致可分為5部分:MBR區、DBR區、FAT區、DIR區和DATA區。我們來分別介紹一下:

1.MBR區

MBR(Main Boot Record 主引導記錄區)�位於整個硬碟的0磁軌0柱面1扇區。不過,在總共512位元組的主引導扇區中,MBR只佔用了其中的446個位元組,另外的64個位元組交給了DPT(Disk Partition Table硬碟分區表)(見表),最後兩個位元組「55,AA」是分區的結束標志。這個整體構成了硬碟的主引導扇區。(圖)

主引導記錄中包含了硬碟的一系列參數和一段引導程序。其中的硬碟引導程序的主要作用是檢查分區表是否正確並且在系統硬體完成自檢以後引導具有激活標志的分區上的操作系統,並將控制權交給啟動程序。MBR是由分區程序(如Fdisk.exe)所產生的,它不依賴任何操作系統,而且硬碟引導程序也是可以改變的,從而實現多系統共存。

下面,我們以一個實例讓大家更直觀地來了解主引導記錄:

例:80 01 01 00 0B FE BF FC 3F 00 00 00 7E 86 BB 00

在這里我們可以看到,最前面的「80」是一個分區的激活標志,表示系統可引導;「01 01 00」表示分區開始的磁頭號為01,開始的扇區號為01,開始的柱面號為00;「0B」表示分區的系統類型是FAT32,其他比較常用的有04(FAT16)、07(NTFS);「FE BF FC」表示分區結束的磁頭號為254,分區結束的扇區號為63、分區結束的柱面號為764;「3F 00 00 00」表示首扇區的相對扇區號為63;「7E 86 BB 00」表示總扇區數為12289622。

2.DBR區

DBR(Dos Boot Record)是操作系統引導記錄區的意思。它通常位於硬碟的0磁軌1柱面1扇區,是操作系統可以直接訪問的第一個扇區,它包括一個引導程序和一個被稱為BPB(Bios Parameter Block)的本分區參數記錄表。引導程序的主要任務是當MBR將系統控制權交給它時,判斷本分區跟目錄前兩個文件是不是操作系統的引導文件(以DOS為例,即是Io.sys和Msdos.sys)。如果確定存在,就把它讀入內存,並把控制權 交給該文件。BPB參數塊記錄著本分區的起始扇區、結束扇區、文件存儲格式、硬碟介質描述符、根目錄大小、FAT個數,分配單元的大小等重要參數。DBR是由高級格式化程序(即Format.com等程序)所產生的。

3.FAT區

在DBR之後的是我們比較熟悉的FAT(File Allocation Table文件分配表)區。在解釋文件分配表的概念之前,我們先來談談簇(Cluster)的概念。文件佔用磁碟空間時,基本單位不是位元組而是簇。一般情況下,軟盤每簇是1個扇區,硬碟每簇的扇區數與硬碟的總容量大小有關,可能是4、8、16、32、64……

同一個文件的數據並不一定完整地存放在磁碟的一個連續的區域內,而往往會分成若干段,像一條鏈子一樣存放。這種存儲方式稱為文件的鏈式存儲。由於硬碟上保存著段與段之間的連接信息(即FAT),操作系統在讀取文件時,總是能夠准確地找到各段的位置並正確讀出。

為了實現文件的鏈式存儲,硬碟上必須准確地記錄哪些簇已經被文件佔用,還必須為每個已經佔用的簇指明存儲後繼內容的下一個簇的簇號。對一個文件的最後一簇,則要指明本簇無後繼簇。這些都是由FAT表來保存的,表中有很多表項,每項記錄一個簇的信息。由於FAT對於文件管理的重要性,所以FAT有一個備份,即在原FAT的後面再建一個同樣的FAT。初形成的FAT中所有項都標明為「未佔用」,但如果磁碟有局部損壞,那麼格式化程序會檢測出損壞的簇,在相應的項中標為「壞簇」,以後存文件時就不會再使用這個簇了。FAT的項數與硬碟上的總簇數相當,每一項佔用的位元組數也要與總簇數相適應,因為其中需要存放簇號。FAT的格式有多種,最為常見的是FAT16和FAT32。

4.DIR區

DIR(Directory)是根目錄區,緊接著第二FAT表(即備份的FAT表)之後,記錄著根目錄下每個文件(目錄)的起始單元,文件的屬性等。定位文件位置時,操作系統根據DIR中的起始單元,結合FAT表就可以知道文件在硬碟中的具體位置和大小了。

5.數據(DATA)區

數據區是真正意義上的數據存儲的地方,位於DIR區之後,占據硬碟上的大部分數據空間。

磁碟的文件系統
經常聽高手們說到FAT16、FAT32、NTFS等名詞,朋友們可能隱約知道這是文件系統的意思。可是,究竟這么多文件系統分別代表什麼含義呢?今天,我們就一起來學習學習:

1.什麼是文件系統?
所謂文件系統,它是操作系統中藉以組織、存儲和命名文件的結構。磁碟或分區和它所包括的文件系統的不同是很重要的,大部分應用程序都基於文件系統進行操作,在不同種文件系統上是不能工作的。

2.文件系統大家族
常用的文件系統有很多,MS-DOS和Windows 3.x使用FAT16文件系統,默認情況下Windows 98也使用FAT16,Windows 98和Me可以同時支持FAT16、FAT32兩種文件系統,Windows NT則支持FAT16、NTFS兩種文件系統,Windows 2000可以支持FAT16、FAT32、NTFS三種文件系統,Linux則可以支持多種文件系統,如FAT16、FAT32、NTFS、Minix、ext、ext2、xiafs、HPFS、VFAT等,不過Linux一般都使用ext2文件系統。下面,筆者就簡要介紹這些文件系統的有關情況:

(1)FAT16
FAT的全稱是「File Allocation Table(文件分配表系統)」,最早於1982年開始應用於MS-DOS中。FAT文件系統主要的優點就是它可以允許多種操作系統訪問,如MS-DOS、Windows 3.x、Windows 9x、Windows NT和OS/2等。這一文件系統在使用時遵循8.3命名規則(即文件名最多為8個字元,擴展名為3個字元)。

(2)VFAT
VFAT是「擴展文件分配表系統」的意思,主要應用於在Windows 95中。它對FAT16文件系統進行擴展,並提供支持長文件名,文件名可長達255個字元,VFAT仍保留有擴展名,而且支持文件日期和時間屬性,為每個文件保留了文件創建日期/時間、文件最近被修改的日期/時間和文件最近被打開的日期/時間這三個日期/時間。

(3)FAT32
FAT32主要應用於Windows 98系統,它可以增強磁碟性能並增加可用磁碟空間。因為與FAT16相比,它的一個簇的大小要比FAT16小很多,所以可以節省磁碟空間。而且它支持2G以上的分區大小。朋友們從附表中可以看出FAT16與FAT32的一不同。

(4)HPFS
高性能文件系統。OS/2的高性能文件系統(HPFS)主要克服了FAT文件系統不適合於高檔操作系統這一缺點,HPFS支持長文件名,比FAT文件系統有更強的糾錯能力。Windows NT也支持HPFS,使得從OS/2到Windows NT的過渡更為容易。HPFS和NTFS有包括長文件名在內的許多相同特性,但使用可靠性較差。

(5)NTFS
NTFS是專用於Windows NT/2000操作系統的高級文件系統,它支持文件系統故障恢復,尤其是大存儲媒體、長文件名。NTFS的主要弱點是它只能被Windows NT/2000所識別,雖然它可以讀取FAT文件系統和HPFS文件系統的文件,但其文件卻不能被FAT文件系統和HPFS文件系統所存取,因此兼容性方面比較成問題。

ext2
這是Linux中使用最多的一種文件系統,因為它是專門為Linux設計,擁有最快的速度和最小的CPU佔用率。ext2既可以用於標準的塊設備(如硬碟),也被應用在軟盤等移動存儲設備上。現在已經有新一代的Linux文件系統如SGI公司的XFS、ReiserFS、ext3文件系統等出現。

小結:雖然上面筆者介紹了6種文件系統,但占統治地位的卻是FAT16/32、NTFS等少數幾種,使用最多的當然就是FAT32啦。只要在「我的電腦」中右擊某個驅動器的屬性,就可以在「常規」選項中(圖)看到所使用的文件系統。

明明白白識別硬碟編號
目前,電子市場上硬碟品牌最讓大家熟悉的無非是IBM、昆騰(Quantum)、希捷(Seagate),邁拓(Maxtor)等「老字型大小」。而這些硬碟型號的編號則各不相同,令人眼花繚亂。其實,這些編號均有一定的規律,表示一些特定?的含義。一般來說,我們可以從其編號來了解硬碟的性能指標,包括介面?類型、轉速、容量等。作為DIY朋友來說,只有自己真正掌握正確識別硬碟編號,在選購硬碟時,就方便得多(以致不被「黑」),至少不會被賣的人說啥是啥。以下舉例說明,供朋友們參考。

一、IBM
IBM是硬碟業的巨頭,其產品幾乎涵蓋了所有硬碟領域。而且IBM還是去年硬碟容量、價格戰的始作蛹者。我們今天能夠用得上經濟上既便宜,而且容量又大的硬碟可都得感謝IBM。
IBM的每一個產品又分為多個系列,它的命名方式為:產品名+系列代號+介面類型+碟片尺寸+轉速+容量。以Deskstar 22GXP的13.5GB硬碟為例,該硬碟的型號為:DJNA-371350,字母D代表Deskstar產品,JN代表Deskstar25GP與22GP系列,A代表ATA介面,3代表3寸碟片,7是7200轉產品,最後四位數字為硬碟容量13.5GB。IBM系列代號(IDE)含義如下:
TT=Deskstar 16GP或14GXP JN=Deskstar 25GP或22GXP RV=Ultrastar 18LZX或36ZX
介面類型含義如下:A=ATA
S與U=Ultra SCSI、Ultra SCSI Wide、Ultra SCSI SCA、增強型SCSI、
增強擴展型SCSI(SCA)
C=Serial Storage Architecture連續存儲體系SCSI L=光纖通道SCSI

二、MAXTOR(邁拓)
MAXTOR是韓國現代電子美國公司的一個獨立子公司,以前該公司的產品也覆蓋了IDE與SCSI兩個方面,但由於SCSI方面的產品缺乏竟爭力而最終放棄了這個高端市場從而主攻IDE硬碟,所以MAXTOR公司應該是如今硬碟廠商中最專一的了。
MAXTOR硬碟編號規則如下:首位+容量+介面類型+磁頭數,MAXTOR?從鑽石四代開始,其首位數字就為9,一直延續到現在,所以大家如今能在電子市場上見到的MAXTOR硬碟首位基本上都為9。另外比較特殊的是MAXTOR編號中有磁頭數這一概念,因為MAXTOR硬碟是大打單碟容量的發起人,所以其硬碟的型號中要將單碟容量從磁頭數中體現出來。單碟容量=2*硬碟總容量/磁頭數。
現以金鑽三代(DiamondMax Plus6800)10.2GB的硬碟為例說明:該硬碟?型號為91024U3,9是首位,1024是容量,U是介面類型UDMA66,3代表該硬碟有3個磁頭,也就是說其中的一個碟片是單面有數據。這個單碟容量就為2*10.2/3=6.8GB。MAXTOR硬碟介面類型字母含義如:
A=PIO模式 D=UDMA33模式 U=UDMA66模式

三、SEAGATE(希捷)
希捷科技公司(Seagate Technology)是世界上最大的磁碟驅動器、磁?盤和讀寫磁頭生產廠家,該公司是一直是IBM、COMPAQ、SONY等業界大戶的硬碟供應商。希捷還保持著業界第一款10000轉硬碟的記錄(捷豹Cheetah系列SCSI)與最大容量(捷豹三代73GB)的記錄,公司的實力由此可見一斑。但?由於希捷一直是以高端應用為主(例如SCSI硬碟),而並不是特別重視低端家用產品的開發,從而導致在DIY一族心目中的地位不如昆騰等硬碟供應商?。好在希捷公司及時注意到了這個問題,不久前投入市場的酷魚(Barracuda)系列就一掃希捷硬碟以往在單碟容量、轉速、噪音、非正常外頻下工作穩?定性、綜合性能上的劣勢。
希捷的硬碟系列從低端到高端的產品名稱分別為:U4系列、Medalist(金牌)系列、U8系列、Medalist Pro(金牌Pro)系列、Barracuda(酷魚)系列。其中Medalist Pro與Barracuda系列是7200轉的產品,其他的是5400轉的產品。硬碟的型號均以ST開頭,現以酷魚10.2GB硬碟為例來說明。該硬碟的型號是:ST310220A,在ST後第一位數字是代表硬碟的尺寸,3就是該硬碟採用3寸碟片,如今其他規格的硬碟已基本上沒有了,所以大家能夠見到?的絕大多數硬碟該位數字均不3,3後面的1022代表的是該硬碟的格式化容量是10.22GB,最後一位數字0是代表7200轉產品。這一點不要混淆與希捷以前的入門級產品Medalist ST38420A混淆。多數希捷的Medalist Pro系列開始,以結尾的產品均代表7200轉硬碟,其它數字結尾(包括1、2)代表5400轉的產品。位於型號最後的字母是硬碟的介面類型。希捷硬碟的介面類型字母含義如下:
A=ATA UDMA33或UDMA66 IDE介面 AG為筆記本電腦專用的ATA介面硬碟。
W為ULTRA Wide SCSI,
其數據傳輸率為40MB每秒 N為ULTRA Narrow SCSI,其數據傳輸率為20MB每秒。
而ST34501W/FC和ST19101N/FC中的FC(Fibre Channel)表示光纖通道,可提供高達每秒100MB的數據傳輸率,並且支持熱插拔。

硬碟及介面標準的發展歷史
一、硬碟的歷史
說起硬碟的歷史,我們不能不首先提到藍色巨人IBM所發揮的重要作用,正是IBM發明了硬碟,並且為硬碟的發展做出了一系列重大貢獻。在發明磁碟系統之前,計算機使用穿孔紙帶、磁帶等來存儲程序與數據,這些存儲方式不僅容量低、速度慢,而且有個大缺陷:它們都是順序存儲,為了讀取後面的數據,必須從頭開始讀,無法實現隨機存取數據。
在1956年9月,IBM向世界展示了第一台商用硬碟IBM 350 RAMAC(Random Access Method of Accounting and Control),這套系統的總容量只有5MB,卻是使用了50個直徑為24英寸的磁碟組成的龐然大物。而在1968年IBM公司又首次提出了「溫徹斯特」Winchester技術。「溫徹斯特」技術的精髓是:「使用密封、固定並高速旋轉的鍍磁碟片,磁頭沿碟片徑向移動,磁頭磁頭懸浮在高速轉動的碟片上方,而不與碟片直接接觸」,這便是現代硬碟的原型。在1973年IBM公司製造出第一台採用「溫徹期特」技術製造的硬碟,從此硬碟技術的發展有了正確的結構基礎。1979年,IBM再次發明了薄膜磁頭,為進一步減小硬碟體積、增大容量、提高讀寫速度提供了可能。70年代末與80年代初是微型計算機的萌芽時期,包括希捷、昆騰、邁拓在內的許多著名硬碟廠商都誕生於這一段時間。1979年,IBM的兩位員工Alan Shugart和Finis Conner決定要開發像5.25英寸軟碟機那樣大小的硬碟驅動器,他們離開IBM後組建了希捷公司,次年,希捷發布了第一款適合於微型計算機使用的硬碟,容量為5MB,體積與軟碟機相仿。
PC時代之前的硬碟系統都具有體積大、容量小、速度慢和價格昂貴的特點,這是因為當時計算機的應用范圍還太小,技術與市場之間是一種相互制約的關系,使得包括存儲業在內的整個計算機產業的發展都受到了限制。 80年代末期IBM對硬碟發展的又一項重大貢獻,即發明了MR(Magneto Resistive)磁頭,這種磁頭在讀取數據時對信號變化相當敏感,使得碟片的存儲密度能夠比以往20MB每英寸提高了數十倍。1991年IBM生產的3.5英寸的硬碟使用了MR磁頭,使硬碟的容量首次達到了1GB,從此硬碟容量開始進入了GB數量級的時代 。1999年9月7日,邁拓公司(Maxtor)_宣布了首塊單碟容量高達10.2GB的ATA硬碟,從而把硬碟的容量引入了一個新里程碑。

二、介面標準的發展
(1)IDE和EIDE的由來
最早的IBM PC並不帶有硬碟,它的BIOS及DOS 1.0操作系統也不支持任何硬碟,因為系統的內存只有16KB,就連軟碟機和DOS都是可選件。後來DOS 2引入了子目錄系統,並添加了對「大容量」存儲設備的支持,於是一些公司開始出售供IBM PC使用的硬碟系統,這些硬碟與一塊控制卡、一個獨立的電源被一起裝在一個外置的盒子里,並通過一條電纜與插在擴展槽中的一塊適配器相連,為了使用這樣的硬碟,必須從軟碟機啟動,並載入一個專用設備驅動程序。
1983年IBM公司推出了PC/XT,雖然XT仍然使用8088 CPU,但配置卻要高得多,加上了一個10MB的內置硬碟,IBM把控制卡的功能集成到一塊介面控制卡上,構成了我們常說的硬碟控制器。其介面控制卡上有一塊ROM晶元,其中存有硬碟讀寫程序,直到基於80286處理器的PC/AT的推出,硬碟介面控製程序才被加入到了主板的BIOS中。
PC/XT和PC/AT機器使用的硬碟被稱為MFM硬碟或ST-506/412硬碟,MFM(Modified Frequency Molation)是指一種編碼方案,而ST-506/412則是希捷開發的一種硬碟介面,ST-506介面不需要任何特殊的電纜及接頭,但是它支持的傳輸速度很低,因此到了1987年左右這種介面就基本上被淘汰了。
邁拓於1983年開發了ESDI(Enhanced Small Drive Interface)介面。這種介面把編解碼器放在了硬碟本身之中,它的理論傳輸速度是ST-506的2~4倍。但由於成本比較高,九十年代後就逐步被淘汰掉了。
IDE(Integrated Drive Electronics)實際上是指把控制器與盤體集成在一起的硬碟驅動器,這樣減少了硬碟介面的電纜數目與長度,數據傳輸的可靠性得到了增強,硬碟製造起來變得更容易,對用戶而言,硬碟安裝起來也更為方便。IDE介面也叫ATA(Advanced Technology Attachment)介面。
ATA介面最初是在1986年由CDC、康柏和西部數據共同開發的,他們決定使用40芯的電纜,最早的IDE硬碟大小為5英寸,容量為40MB。ATA介面從80年代末期開始逐漸取代了其它老式介面。
80年代末期IBM發明了MR(Magneto Resistive)磁阻磁頭,這種磁頭在讀取數據時對信號變化相當敏感,使得碟片的存儲密度能夠比以往的20MB/in2提高數十上百倍。1991年,IBM生產的3.5英寸硬碟0663-E12使用了MR磁頭,容量首次達到了1GB,從此硬碟容量開始進入了GB數量級,直到今天,大多數硬碟仍然採用MR磁頭。
人們在談論硬碟時經常講到PIO模式和DMA模式,它們是什麼呢?目前硬碟與主機進行數據交換的方式有兩種,一種是通過CPU執行I/O埠指令來進行數據的讀寫;另外,一種是不經過CPU的DMA方式。
PIO模式即Programming Input/Output Model。這種模式使用PC I/O埠指令來傳送所有的命令、狀態和數據。由於驅動器中有多個緩沖區,對硬碟的讀寫一般採用I/O串操作指令,這種指令只需一次取指令就可以重復多次地完成I/O操作,因此,達到高的數據傳輸率是可能的。
DMA即Direct Memory Access。它表示數據不經過CPU,而直接在硬碟和內存之間傳送。在多任務操作系統內,如OS/2、Linux、Windows NT等,當磁碟傳輸數據時,CPU可騰出時間來做其它事情,而在DOS/Windows3.X環境里,CPU不得不等待數據傳輸完畢,所以在這種情況下,DMA方式的意義並不大。
DMA方式有兩種類型:第三方DMA(third-party DMA)和第一方DMA(first-party DMA)(或稱匯流排主控DMA,Busmastering DMA)。第三方DMA通過系統主板上的DMA控制器的仲裁來獲得匯流排和傳輸數據。而第一方DMA,則完全由介面卡上的邏輯電路來完成,當然這樣就增加了匯流排主控介面的復雜性和成本。現在,所有較新的晶元組均支持匯流排主控DMA。
(2)SCSI介面
(Small Computer System Interface小型計算機系統介面)是一種與ATA完全不同的介面,它不是專門為硬碟設計的,而是一種匯流排型的系統介面,每個SCSI匯流排上可以連接包括SCSI控制卡在內的8個SCSI設備。SCSI的優勢在於它支持多種設備,傳輸速率比ATA介面快得多但價格也很高,獨立的匯流排使得它對CPU的佔用率很低。 最早的SCSI是於1979年由美國的Shugart公司(Seagate希捷公司的前身)制訂的,90年代初,SCSI發展到了SCSI-2,1995年推出了SCSI-3,其俗稱Ultra SCSI, 1997年推出了Ultra 2 SCSI(Fast-40),其採用了LVD(Low Voltage Differential,低電平微分)傳輸模式,16位的Ultra2SCSI(LVD)介面的最高傳輸速率可達80MB/S,允許介面電纜的最長為12米,大大增加了設備的靈活性。1998年,更高數據傳輸率的Ultra160/m SCSI(Wide下的Fast-80)規格正式公布,其最高數據傳輸率為160MB/s,昆騰推出的Atlas10K和Atlas四代等產品支持Ultra3 SCSI的Ultra160/m傳輸模式。
SCSI硬碟具備有非常優秀的傳輸性能。但由於大多數的主板並不內置SCSI介面,這就使得連接SCSI硬碟必須安裝相應的SCSI卡,目前關於SCSI卡有三個正式標准,SCSI-1,SCSI-2和SCSI-3,以及一些中間版本,要使SCSI硬碟獲得最佳性能就必須保證SCSI卡與SCSI硬碟版本一致(目前較新生產的SCSI硬碟和SCSI卡都是向前兼容的,不一定必須版本一致)。
(3)IEEE1394:IEEE1394又稱為Firewire(火線)或P1394,它是一種高速串列匯流排,現有的IEEE1394標准支持100Mbps、200Mbps和400Mbps的傳輸速率,將來會達到800Mbps、1600Mbps、3200Mbps甚至更高,如此高的速率使得它可以作為硬碟、DVD、CD-ROM等大容量存儲設備的介面。IEEE1394將來有望取代現有的SCSI匯流排和IDE介面,但是由於成本較高和技術上還不夠成熟等原因,目前仍然只有少量使用IEEE1394介面的產品,硬碟就更少了。

⑷ 信息存儲技術的信息存儲技術的發展趨勢

1.評價存儲技術的指標
評價存儲技術的指標常包括以下幾種:存儲密度、存取時間、存儲成本、信息更新的難易、可靠性、壽命、消耗功率等。
其中有幾項指標是互為相反的,沒有一種存儲技術能同時滿足所有要求。因此,無論是紙印刷存儲,還是縮微存儲,磁存儲,半導體存儲,光碟存儲都各自具備別的技術不能替代的優點。因此它們將在較長時期內並存,互為補充。
2.縮微存儲、磁存儲和光碟存儲技術特點的比較
1)從存儲容量、存儲密度來看,光碟存儲佔有絕對優勢。
2)從存取時間來看,磁存儲佔有優勢,光碟存取的時間則較長,縮微存儲的存取時間則不可比。
3)從信息更新的難易程度來講,磁存儲非常容易,而光碟存儲的信息更新技術正在研製過程當中,縮微存儲則不能進行信息的更新。
4)從存儲信息的可靠性比較可以看出,縮微存儲技術佔有絕對優勢,它的誤碼率為0,且保存期限最長。
5)縮微存儲技術和磁存儲技術比較成熟,縮微存儲技術具有一次性投資較低的特點。
6)從信息存儲技術的發展來看,光碟存儲技術最有希望,隨著光碟技術的改進和成熟,它的存取速度將進一步加快,成本將會進—步降低,光碟存儲技術將有一個飛躍的發展。
3.信息存儲技術的未來
由上面的特點比較我們可以得出結論:無論是紙印刷文獻的存儲,還是縮微存儲、磁存儲、光碟存儲,它們都各自具備別的技術不能替代的長處,因此,它們將在較長時期內並存,互為補充。這是信息存儲技術的一個發展趨勢。
信息存儲技術的另一發展趨勢是各項信息存儲技術的結合發展:
1)磁存儲與光存儲的結合——磁光存儲技術。這是一種利用激光在磁光存儲材料上進行信息寫入和讀出的技術。磁光存儲技術結合了磁存儲與光碟存儲的優點,存儲密度高,存儲容量大,而且存取時間短。
2)採用縮微片和光碟兩種存儲媒質的復合系統。在隨錄隨用、檢索速度、影像遠距離傳送等方面,光碟優於縮微片,而在輸入速度、復制發行、存儲壽命、法律依據陸方面,縮微片又優於光碟。日本的佳能和富士公司先後推出一種採用縮微片和光碟兩種存儲媒質的所謂復合系統。採用復合系統的另一個優點是,原來已擁有大量縮微片的舊系統仍可繼續使用,並能順利地向新系統過渡。
3)「三合一」的存儲系統,即將縮微、磁和光碟存儲技術結合在一起的復合系統。柯達公司正在研究這種系統。
信息存儲技術將有一個重新的比例分配是其發展的又一必然趨勢,為了實現我國信息工作的現代化,我們必須採取得力的措施,來積極推動信息存儲技術的這種轉化。信息存儲技術比例上的重新分配,也是為了更好地發揮各信息存儲技術的特長,揚長避短。所謂「重新的比例分配」是:
1)傳統的紙印刷文獻,由於存儲空間、存儲條件等限制,一些利用率較低的印刷型文獻將被縮微存儲代替。
2)對於形像資料,為了保持圖像的色彩,最好用光碟存儲。當然也可以用彩色縮微攝影保存,但其效果並不十分理想。
3)為了充分利用光碟處理計算機信息的能力,可用光碟代替磁碟存儲信息機構的書目信息和情報檢索信息。通過光碟可以快速向用戶提供檢索服務,也可利用電子傳輸通信為遠程終端提供書目信息。
4)存儲計算機信息,過去都擬依靠COM技術,隨著光碟技術的發展,COM技術可能被光碟代替。
5)根據光碟存儲信息壽命短,但檢索功能強及檢索速度高的特點,可考慮將檢索頻率高的科技期刊、科技報告、標准和法律文獻及一些詞典工具書等存入光碟。根據科學信息老化規律,科技文獻的引用期平均也只有10年左右,正好與光碟保存信息的壽命相當。
從長遠來看,在信息存儲技術領域內,今後還有大量的工作可做。有人估計,利用生物蛋白自我繁殖的功能,可以製造出極大容量的生物存儲器;還可藉助生物集成電路把計算機與人腦(一個極大容量的生物信息存儲器)聯系起來,形成新的人機系統。

⑸ iSCSI存儲春天到了|手機存儲

iSCSI(互聯網小型計算機系統介面)是IP技術和網路快速發展的產物,是FC(光纖通道)最有力的競爭對手。iSCSI結合了業內SCSI和TCP/IP兩個最通用的協議,為其實施和使用帶吵舉沖來了極大的便利,也大大增加了存儲設備的資源利用。目前,存儲廠商紛紛推出iSCSI存儲設備。隨著千兆乙太網的成熟以及萬兆乙太網絡的開發,iSCSI的性能不斷提高,成本逐漸降低,其高性價比、通用性、無地理限制等優勢獲得越來越多用戶的認可,必將開創網路存儲的新局面。
以前,業界人士總認為,iSCSI是生不逢時。在SAN(存儲區域網)架構已成為網路存儲的主流的時候,iSCSI卻因為速度的原因,在與光纖通道的競爭中敗下陣來,只得躋身在中小企業市場。
不過風水輪流轉,該到了iSCSI大展拳腳的時候了。從2006年開始,iSCSI發貨量迅速增加,應用的領域也不僅僅是中小型企業市場。市場分析機構均認為,iSCSI的春天到了。

初生牛犢不怕虎

iSCSI,即internet SCSI,是IETF制訂的一項標准,用於將SCSI(互聯網小型計算機系統介面)數據塊映射成乙太網數據包。從根本上說,iSCSI協議是一種跨過IP網路來傳輸潛伏時間短的SCSI數據塊的方法。
iSCSI使我們可以用已經熟悉和每天都在使用的乙太網來構建IP存儲區域網(SAN)。通過這種方法,iSCSI克服了直接連接存儲的局限性,使我們可以跨不同伺服器共享存儲資源,並可在不停機狀態下擴充存儲容量。
iSCSI是一種網路通信協議,該技術能以乙太網絡取代現有的光纖信道,用做連結伺服器及計算機系統的互聯網通信協議(IP)。它最大的好處是能提供快速的網路環境,雖然速度目前還無法企及光纖網路,但以節省企業30% ~40%的成本而言,效益比非常高。
從目前來看, iSCSI SAN的優勢主要有幾個:一是高可用性,在伺服器和存儲資源之間建立起多條通道,即使一條線路斷開,仍能保持系統升殲連接;二是高可擴展性,SAN採用交換機式的結構,IT管理人員不必中止應用即可完成存儲容量的擴充;三是最大程度地保護存儲資源投入;四是SAN能夠跨平台共享硬碟和磁帶設備;五是採用我們熟悉的乙太網技術。
不過,在前幾年,iSCSI的應用並沒有像人們預期的那樣增長,相反,應用推廣並不理想。雖然iSCSI存儲設備在幾年前就相繼問世,包括了EMC、HP、HDS等存儲設備大廠也推出結合iSCSI/SAN/NAS的雙信道協議產品,借iSCSI低成本優勢,市場可望顯著成長。但是不論從市場報告或者廠商觀察都顯示,由於SAN設備成本持續下滑、iSCSI的頻寬有限、以及前者周邊組件的驅動程序尚未完全到位等因素,相較於FC,iSCSI市場的成長有限。
不過可以肯定,iSCSI必然成為光纖通道(FC)的主要競爭對手,成為SAN存儲區域網的主要應用技術。同時由於iSCSI內置的支持路由,可以讓iSCSIinitiator訪問Internet上任何一台存儲設備,使得存儲共享的概念無限擴大,存儲連接的距離無限擴展。這一技術對於一邊要面對信息高速增長,另一邊卻身處「數據孤島」的眾多中小企業無疑具有巨大的吸引力。
時來運轉
不過,從2006年年底開始,iSCSI就時來運轉。先來看看幾組市場研究公司的分析與數據。
市場研究公司ESG的數據說,目前已經有超過 2萬用戶採用了 iSCSI。ESG統計了500名美國的IT經理,發現其中 17%企業正在企業生產環境應用 iSCSI ,另外20%計劃採用這一技術。
按照IDC的統計,今天 iSCSI在外部磁碟存儲領域所佔的市場份額僅為3%。但是,目前iSCSI市場在以每年近3倍的速度增長,而到2010年,其市場份額將超過20%。IDC公司根據公司的全球磁碟存儲收入的報告,預測在2005年到2010年之間,iSCSI市場的收入將提高75.8%,估計到了2010年,iSCSI收入將超過51億美元,比2005年增加了30.5億美元。
按照分析師的觀點,iSCSI 技術迅速增長並進入網路存儲的主流地位,源於其低成本和簡單管理特性。它能以GB的速度傳輸存儲數據,但是答改成本卻比FC低很多。因為運行在萬兆乙太網上,它在伺服器和光纖交換機上不需要適配器。另外,在部署方面,iSCSI不需要IT管理員需要特別的知識和專業技能。
低成本與易管理是驅動用戶採用iSCSI的眾多因素中的關鍵,不僅針對中小企業,而且針對大型企業。員工超過2萬(含2萬)的大型企業中接近20%已經部署了iSCSI。ESG說,市場發售的iSCSI存儲產品開始增加,專門從事iSCSI領域的公司不斷涌現,如美國Sanrad 公司、LeftHand Networks 公司、 Intransa 公司和EqualLogic公司。
一般認為,iSCSI產品大量上市的最主要驅動力在於兩大軟硬體廠商微軟和英特爾都推出了支持iSCSI的產品。以微軟為例,2004年年底Windows Storage Server 2003加入了對iSCSI技術的支持,2005年4月微軟又宣布Microsoft Exchange Server 2003支持iSCSI。以iSCSI的市場被定位在中小型企業以及部門級產品而言,這些市場原本即是微軟NT平台大宗使用者,iSCSI被微軟無縫融入,使用戶可以不必為新系統的應用和管理付出過多代價。
英特爾於2007年2月5日面向iSCSI推出了配備專用處理器的千兆乙太網用適配器「PRO/1000 T IP Storage Adapter」,能夠實現iSCSI 包卸載,並通過基於Intel Xscale 微架構的板上處理器獲得較低的CPU 利用率,並已開始批量生產。

哪種方案最適合

到現在,不少企業已經將許多應用建立在Internet的架構之上,於是,SAN也將向基於IP網路方向發展。採用iSCSI技術組成的IP SAN可以提供和傳統FC SAN相媲美的存儲解決方案,而且普通伺服器或PC只需要具備網卡,即可共享和使用大容量的存儲空間。
假如你是一個用戶,而你的公司近期打算部署一套備份存儲系統,這時你有了更多的選擇,可以購買數據吞吐量達到2 Gb/s左右的FC-SAN系統,也可以選擇發展迅速的iSCSI SAN,那麼如何選擇最適合自己企業的技術方案呢?
不過,一般來說,企業在面臨iSCSI SAN存儲解決方案時,多半喜歡將其與傳統的方案FC SAN及NAS與其做一番比較。專家對這三種方案做了一個比較,如下表所示。

無論未來用戶採用光纖通道、iSCSI或者兩者結合,所有存儲系統客戶的共同需求都是相同的,即降低成本,使得額外負擔最小化,管理方式流水化以及存儲系統管理的簡單化。用戶應該根據自己的應用需要,在考慮性能、成本、可擴展性、維護成本等方面基礎上,選擇合適自己的方案。

主要考慮的因素包括以下幾個方面:
第一,適應性。
隨著網路連接技術和信息化應用的不斷發展,存儲連接技術也在快速發展,在某些技術領域也做到了相互融合和借鑒。IP網路發展到今天已經十分成熟和普及,規模已經遍及全球,對於需要遠程互聯存儲設備來說這是最好的現成資源。iSCSI協議就是在這種背景下發展起來的,iSCSI協議很好地結合了IP傳輸技術和SCSI傳輸技術的優點。從這一點看,iSCSI有著更好的發展適應性。
不過,目前存儲的主要連接協議還是FC(光纖通道)協議,它是應用最廣的存儲連接技術。而iSCSI技術的發展前景卻不容置疑。
第二,性能。
目前來看,iSCSI和FC技術都已經成熟,其發展目標主要是提升傳輸速度。
目前來看,FC的主流速度為2Gb/s,也有一些企業推出了4Gb/s的產品,而10Gb/s的標准也一定會推出。FC一定會向更高的傳輸速率邁進。
因為iSCSI協議是在TCP/IP協議之上運行SCSI協議,所以其底層的協議層都是利用現有乙太網的。在硬體上兼容現在的網卡、網線、乙太網交換機等設備。目前乙太網的主流速度是千兆,現在已有一些用戶採用萬兆乙太網。不過,目前其速度還無法超過FC協議。但由於iSCSI協議借鑒了SCSI協議適合大數據量傳輸的優勢,所以在千兆乙太網上的性能表現還不錯。未來iSCSI超過FC是毫無懸念的。
第三,成本。
iSCSI的最大好處是能提供快速的網路環境,雖然目前其性能和帶寬與光纖網路還有一些差距,但能節省企業30%~40%的成本。ISCSI成本優勢的主要體現包括以下幾個方面:
一是硬體購置成本低。構建iSCSI存儲網路,除了存儲設備外,交換機、線纜、介面卡都是標準的乙太網配件,價格相對來說比較低廉。同時,iSCSI還可以在現有的網路上直接安裝,並不需要更改企業的網路體系,這樣可以最大程度地節約投入。
二是維護成本低。對iSCSI存儲網路的管理,實際上就是對乙太網設備的管理,只需花費少量的資金去培訓iSCSI存儲網路管理員。當iSCSI存儲網路出現故障時,問題定位及解決也會因為乙太網的普及而變得容易。

主流企業陸續推出產品

熱衷iSCSI的存儲企業既有存儲領域的龍頭老大,也有初出茅廬的新秀。推出產品涉及iSCSI控制卡、iSCSI交換機/網關、iSCSI存儲伺服器、iSCSI存儲陣列等。
1.iSCSI存儲系統
據 IDC的數據顯示, NetApp 和 EMC在iSCSI市場上分別占據著第一和第二的位置。
IDC的數據顯示,NAS存儲領域的領導廠商NetApp,在2006年銷售的iSCSI系統佔到了市場30%份額。根據IDC 的數據,NetApp在FC網路存儲 (FC SAN)和iSCSI SAN市場,無論在交付容量及營業收入方面,均處於全球領導者的地位。NetApp 是第一個提供 iSCSI 協議支持的存儲系統廠商,已經在其存儲系統中實現了NAS、iSCSI和FC連接的共存。在今年的早些時候,NetApp還推出了針對SMB市場的iSCSI-NAS系統――StoreVault S500。S500是一款2U系統,支持可達12個SATA硬碟驅動器,最大容量6TB,外部介面支持NAS和iSCSI。NetApp將S500定位在那些需要500GB到3TB存儲、每年在存儲上的花費少於2萬美元並且沒有專門的存儲管理員的公司。S500包括NetApp用於其他磁碟系統的Data Ontap 7G操作系統,支持250個快照和RAID-DP。RAID-DP是NetApp版本的RAID 6,可以讓系統承受兩個驅動器故障。
之後,3月NetApp在推出滿足中端市場需求的FAS3070 和 V3070之後,又推出了NetApp FAS3040 和 NetApp V3040系列中端SAN產品。這些產品對於那些不願意將其數據中心與多個設備集群以處理不同的存儲協議的用戶具有一定的吸引力。通過一個FAS系統進行不同的處理,既可以降低成本,又能節省數據中心的空間和能量。最新產品採用了NetApp的多功能一體的架構,支持FC和iSCSI,對於存儲由數據密集型的Oracle、SAP 和Microsoft Exchange產品創建的數據來說,是一個理想的選擇。
EMC公司為其中端Clariion陣列和高端DMX存儲系統增加了iSCSI支持能力。最新產品CLARiiON CX3-10將4Gb/s網路存儲系統推向更低的起點,其容量可以擴展至30TB。在新系統中,同一陣列兼有光纖通道(FC)和iSCSI連接能力,實施更加靈活,可幫助用戶整合存儲系統。入門級用戶可以用iSCSI來滿足Microsoft Exchange等應用的需求,用光纖通道滿足Oracle產品或Microsoft SQL Server數據倉庫等高帶寬應用的需求。
Hitachi則改進了其中端存儲系統的性能。Hitachi的可適應存儲擴展模塊Adaptable Molar Storage――AMS1000,由於採用了新的多處理器技術,從而使性能提高20%。系統提供多種協議,支持iSCSI、NAS和FC SAN,用戶可以混合和配比FC和SATA drives,以及RAID不同標准。
惠普向喜歡簡單化的用戶發布了AIO系列。AIO的全稱是All in One即一體化,指的是該系列通過塊級iSCSI目標、啟動器支持和文件級連接(這一切都藉助微軟Windows存儲伺服器)來提供SAN和NAS功能。該設備基於Proliant DL 100 G2,配備有4個250GB SATA驅動器和1個雙埠乙太網介面。新的HP StorageWorks All-in-One (AiO)存儲系統實現了簡單的、以應用為中心的存儲管理、可靠的數據保護及適中的價格。即使是在存儲領域毫無經驗的中小企業,也可以利用這套系統在靈活的網路存儲環境里存儲、共享、管理、備份和保護應用及文件數據。這款產品統一了NAS與SAN,實現了數據保護,容量從1TB可以擴展到39TB。在數據恢復方面,AiO每個卷最多可以做上百個快照,提升數據恢復的安全性。
2.iSCSI交換機
iSCSI交換機在系統中的作用跟網路中普通的交換機一樣,只是起一個連接iSCSI存儲伺服器和iSCSI存儲設備的作用。Sanrad聲稱,已經有超過600個用戶使用其iSCSI技術。它最近推出的中端iSCSI交換機。Sanrad的 V-Switch 3400 是一款擁有3個iSCSI埠與4個FC埠的交換機。它提供熱插拔電源,可以通過SNMP管理。SNMP是一個通用的圖形化界面,它支持4PB存儲容量,起價263美元。
以色列的一家公司SANRAD 也推出iSCSI交換機――SANRAD ISCSI V Switch 3000。該交換機能夠通過乙太網訪問具有SCSI和光纖通道介面的存儲設備,它配置於伺服器等計算機和具有SCSI或光纖通道介面的存儲設備之間。具有3個連接計算機的千兆位乙太網埠,和4個連接存儲設備的光纖通道介面(數據傳輸速度為2Gb/s)或Wide Ultra3 SCSI(數據傳輸速度為160Mb/s)埠。其特點是具有存儲設備虛擬功能。
3. iSCSI控制卡
存儲設備和主機都通過乙太網線連接到乙太網絡交換機上,通過IP網路來實現SCSI協議的傳輸。主機與iSCSI設備之間有三種連接方式:第一,乙太網卡+軟體方式;第二,硬體TOE網卡實現方式;第三種是iSCSI HBA卡實現方式。
第三種方式使用iSCSI存儲適配器來完成伺服器中的iSCSI層和TCP/IP協議棧功能。這種方式使得伺服器CPU無需考慮iSCSI以及網路配置,對伺服器而言,iSCSI存儲器適配器是一個HBA設備,與伺服器採用何種操作系統無關。目前市場上也有相關的產品,如Adaptec 7211 iSCSI控制卡、Alacritech iSCSI HBA SES 1001、QLogic SANblade 4000系列iSCSI HBA卡等。

⑹ 存儲技術發展歷史

最早的外置存儲器可以追溯到19世紀末。為了解決人口普查的需要,霍列瑞斯首先把穿孔紙帶改造成穿孔卡片。

他把每個人所有的調查項目依次排列於一張卡片,然後根據調查結果在相應項目的位置上打孔。在以後的計算機系統里,用穿孔卡片輸入數據的方法一直沿用到20世紀70年代,數據處理也發展成為電腦的主要功能之一。

2、磁帶

UNIVAC-I第一次採用磁帶機作外存儲器,首先用奇偶校驗方法和雙重運算線路來提高系統的可靠性,並最先進行了自動編程的試驗。此時這個磁帶長達1200英寸、包含8個磁軌,每英寸可存儲128bits,每秒可記錄12800個字元,容量也達到史無前例的184KB。從 此之後,磁帶經歷了迅速發展,後來廣泛應用了錄音、影像領域。

3、軟盤(見過這玩意的一定是80後)

1967年 IBM公司推出世界上第一張「軟盤」,直徑32英寸。隨著技術的發展,軟盤的尺寸一直在減小,容量也在不斷提升,大小從8英寸,減到到5.25英寸軟盤,以及到後來的3.5英寸軟盤,容量卻從最早的81KB到後來的1.44MB。在80-90年代3.5英寸軟盤達到了巔峰。直到CD-ROM、USB存儲設備出現後,軟盤銷量才逐漸下滑。

4、CD

CD也就是我們常說的光碟、光碟,誕生於1982年,最早用於數字音頻存儲。1985年,飛利浦和索尼將其引入PC,當時稱之為CD-ROM(只 讀),後來又發展成CD-R(可讀)。因為聲頻CD的巨大成功,今天這種媒體的用途已經擴大到進行數據儲存,目的是數據存檔和傳遞。

5、磁碟

第一台磁碟驅動器是由IBM於1956年生產,可存儲5MB數據,總共使用了50個24英寸碟片。到1973年,IBM推出第一個現代「溫徹斯特」磁碟驅動器3340,使用了密封組件、潤滑主軸和小質量磁頭。此後磁碟的容量一度提升MB到GB再到TB。

6、DVD

數字多功能光碟,簡稱DVD,是一種光碟存儲器。起源於上世紀60年代,荷蘭飛利浦公司的研究人員開始使用激光光束進行記錄和重放信息的研究。1972年,他們的研究獲得了成功,1978年投放市場。最初的產品就是大家所熟知的激光視盤(LD,Laser Vision Disc)系統。它們的直徑多是120毫米左右。容量目前最大可到17.08GB。

7、快閃記憶體

淺談存儲器的進化歷程
快閃記憶體(Flash Memory)是一種長壽命的非易失性(在斷電情況下仍能保持所存儲的數據信+息)的存儲器。包含U盤、SD卡、CF卡、記憶棒等等種類。在1984年,東芝公司的發明人舛岡富士雄首先提出了快速快閃記憶體存儲器(此處簡稱快閃記憶體)的概念。與傳統電腦內存不同,快閃記憶體的特點是非易失性(也就是所存儲的數據在主機掉電後不會丟失),其記錄速度也非常快。Intel是世界上第一個生產快閃記憶體並將其投放市場的公司。到目前為止快閃記憶體形態多樣,存儲容量也不斷擴展到256GB甚至更高。

隨著存儲器的更新換代,存儲容量越來越大,讀寫速度也越來越快,企業級硬碟單盤容量已經達到10TB以上,目前使用的SSD固態硬碟,讀速度達:3000+MB/s,寫速度達:1700MB/s,用起來美滋滋啊。

⑺ 存儲器的選用

存儲器的類型將決定整個嵌入式系統的操作和性能,因此存儲器的選擇是一個非常重要的決策。無論系統是採用電池供電還是由市電供電,應用需求將決定存儲器的類型(易失性或非易失性)以及使用目的(存儲代碼、數據或者兩者兼有)。另外,在選擇過程中,存儲器的尺寸和成本也是需要考慮的重要因素。對於較小的系統,微控制器自帶的存儲器就有可能滿足系統要求,而較大的系統可能要求增加外部存儲器。為嵌入式系統選擇存儲器類型時,需要考慮一些設計參數,包括微控制器的選擇、電壓范圍、電池壽命、讀寫速度、存儲器尺寸、存儲器的特性、擦除/寫入的耐久性以及系統總成本。 1.內部存儲器與外部存儲器
一般情況下,當確定了存儲程序代碼和數據所需要的存儲空間之後,設計工程師將決定是採用內部存儲器還是外部存儲器。通常情況下,內部存儲器的性價比最高但靈活性最低,因此設計工程師必須確定對存儲的需求將來是否會增長,以及是否有某種途徑可以升級到代碼空間更大的微控制器。基於成本考慮,人們通常選擇能滿足應用要求的存儲器容量最小的微控制器,因此在預測代碼規模的時候要必須特別小心,因為代碼規模增大可能要求更換微控制器。
市場上存在各種規模的外部存儲器器件,我們很容易通過增加存儲器來適應代碼規模的增加。有時這意味著以封裝尺寸相同但容量更大的存儲器替代現有的存儲器,或者在匯流排上增加存儲器。即使微控制器帶有內部存儲器,也可以通過增加外部串列EEPROM或快閃記憶體來滿足系統對非易失性存儲器的需求。
2.引導存儲器
在較大的微控制器系統或基於處理器的系統中,設計工程師可以利用引導代碼進行初始化。應用本身通常決定了是否需要引導代碼,以及是否需要專門的引導存儲器。例如,如果沒有外部的定址匯流排或串列引導介面,通常使用內部存儲器,而不需要專門的引導器件。但在一些沒有內部程序存儲器的系統中,初始化是操作代碼的一部分,因此所有代碼都將駐留在同一個外部程序存儲器中。某些微控制器既有內部存儲器也有外部定址匯流排,在這種情況下,引導代碼將駐留在內部存儲器中,而操作代碼在外部存儲器中。這很可能是最安全的方法,因為改變操作代碼時不會出現意外地修改引導代碼。在所有情況下,引導存儲器都必須是非易失性存儲器。
3.配置存儲器
對於現場可編程門陣列(FPGA)或片上系統(SoC),人們使用存儲器來存儲配置信息。這種存儲器必須是非易失性EPROM、EEPROM或快閃記憶體。大多數情況下,FPGA採用SPI介面,但一些較老的器件仍採用FPGA串列介面。串列EEPROM或快閃記憶體器件最為常用,EPROM用得較少。
4.程序存儲器
所有帶處理器的系統都採用程序存儲器,但設計工程師必須決定這個存儲器是位於處理器內部還是外部。在做出了這個決策之後,設計工程師才能進一步確定存儲器的容量和類型。當然有的時候,微控制器既有內部程序存儲器也有外部定址匯流排,此時設計工程師可以選擇使用它們當中的任何一個,或者兩者都使用。這就是為什麼為某個應用選擇最佳存儲器的問題,常常由於微控制器的選擇變得復雜起來,以及為什麼改變存儲器的規模也將導致改變微控制器的選擇的原因。
如果微控制器既利用內部存儲器也利用外部存儲器,則內部存儲器通常被用來存儲不常改變的代碼,而外部存儲器用於存儲更新比較頻繁的代碼和數據。設計工程師也需要考慮存儲器是否將被在線重新編程或用新的可編程器件替代。對於需要重編程功能的應用,人們通常選用帶有內部快閃記憶體的微控制器,但帶有內部OTP或ROM和外部快閃記憶體或EEPROM的微控制器也滿足這個要求。為降低成本,外部快閃記憶體可用來存儲代碼和數據,但在存儲數據時必須小心避免意外修改代碼。
在大多數嵌入式系統中,人們利用快閃記憶體存儲程序以便在線升級固件。代碼穩定的較老的應用系統仍可以使用ROM和OTP存儲器,但由於快閃記憶體的通用性,越來越多的應用系統正轉向快閃記憶體。
5.數據存儲器
與程序存儲器類似,數據存儲器可以位於微控制器內部,或者是外部器件,但這兩種情況存在一些差別。有時微控制器內部包含SRAM(易失性)和EEPROM(非易失)兩種數據存儲器,但有時不包含內部EEPROM,在這種情況下,當需要存儲大量數據時,設計工程師可以選擇外部的串列EEPROM或串列快閃記憶體器件。當然,也可以使用並行EEPROM或快閃記憶體,但通常它們只被用作程序存儲器。
當需要外部高速數據存儲器時,通常選擇並行SRAM並使用外部串列EEPROM器件來滿足對非易失性存儲器的要求。一些設計還將快閃記憶體器件用作程序存儲器,但保留一個扇區作為數據存儲區。這種方法可以降低成本、空間並提供非易失性數據存儲器。
針對非易失性存儲器要求,串列EEPROM器件支持I2C、SPI或微線(Microwire)通訊匯流排,而串列快閃記憶體通常使用SPI匯流排。由於寫入速度很快且帶有I2C和SPI串列介面,FRAM在一些系統中得到應用。
6.易失性和非易失性存儲器
存儲器可分成易失性存儲器或者非易失性存儲器,前者在斷電後將丟失數據,而後者在斷電後仍可保持數據。設計工程師有時將易失性存儲器與後備電池一起使用,使其表現猶如非易失性器件,但這可能比簡單地使用非易失性存儲器更加昂貴。然而,對要求存儲器容量非常大的系統而言,帶有後備電池的DRAM可能是滿足設計要求且性價比很高的一種方法。
在有連續能量供給的系統中,易失性或非易失性存儲器都可以使用,但必須基於斷電的可能性做出最終決策。如果存儲器中的信息可以在電力恢復時從另一個信源中恢復出來,則可以使用易失性存儲器。
選擇易失性存儲器與電池一起使用的另一個原因是速度。盡管非易失存儲器件可以在斷電時保持數據,但寫入數據(一個位元組、頁或扇區)的時間較長。
7.串列存儲器和並行存儲器
在定義了應用系統之後,微控制器的選擇是決定選擇串列或並行存儲器的一個因素。對於較大的應用系統,微控制器通常沒有足夠大的內部存儲器,這時必須使用外部存儲器,因為外部定址匯流排通常是並行的,外部的程序存儲器和數據存儲器也將是並行的。
較小的應用系統通常使用帶有內部存儲器但沒有外部地址匯流排的微控制器。如果需要額外的數據存儲器,外部串列存儲器件是最佳選擇。大多數情況下,這個額外的外部數據存儲器是非易失性的。
根據不同的設計,引導存儲器可以是串列也可以是並行的。如果微控制器沒有內部存儲器,並行的非易失性存儲器件對大多數應用系統而言是正確的選擇。但對一些高速應用,可以使用外部的非易失性串列存儲器件來引導微控制器,並允許主代碼存儲在內部或外部高速SRAM中。
8.EEPROM與快閃記憶體
存儲器技術的成熟使得RAM和ROM之間的界限變得很模糊,如今有一些類型的存儲器(如EEPROM和快閃記憶體)組合了兩者的特性。這些器件像RAM一樣進行讀寫,並像ROM一樣在斷電時保持數據,它們都可電擦除且可編程,但各自有它們優缺點。
從軟體角度看,獨立的EEPROM和快閃記憶體器件是類似的,兩者主要差別是EEPROM器件可以逐位元組地修改,而快閃記憶體器件只支持扇區擦除以及對被擦除單元的字、頁或扇區進行編程。對快閃記憶體的重新編程還需要使用SRAM,因此它要求更長的時間內有更多的器件在工作,從而需要消耗更多的電池能量。設計工程師也必須確認在修改數據時有足夠容量的SRAM可用。
存儲器密度是決定選擇串列EEPROM或者快閃記憶體的另一個因素。市場上可用的獨立串列EEPROM器件的容量在128KB或以下,獨立快閃記憶體器件的容量在32KB或以上。
如果把多個器件級聯在一起,可以用串列EEPROM實現高於128KB的容量。很高的擦除/寫入耐久性要求促使設計工程師選擇EEPROM,因為典型的串列EEPROM可擦除/寫入100萬次。快閃記憶體一般可擦除/寫入1萬次,只有少數幾種器件能達到10萬次。
今天,大多數快閃記憶體器件的電壓范圍為2.7V到3.6V。如果不要求位元組定址能力或很高的擦除/寫入耐久性,在這個電壓范圍內的應用系統採用快閃記憶體,可以使成本相對較低。
9.EEPROM與FRAM
EEPROM和FRAM的設計參數類似,但FRAM的可讀寫次數非常高且寫入速度較快。然而通常情況下,用戶仍會選擇EEPROM而不是FRAM,其主要原因是成本(FRAM較為昂貴)、質量水平和供貨情況。設計工程師常常使用成本較低的串列EEPROM,除非耐久性或速度是強制性的系統要求。
DRAM和SRAM都是易失性存儲器,盡管這兩種類型的存儲器都可以用作程序存儲器和數據存儲器,但SRAM主要用於數據存儲器。DRAM與SRAM之間的主要差別是數據存儲的壽命。只要不斷電,SRAM就能保持其數據,但DRAM只有極短的數據壽命,通常為4毫秒左右。
與SRAM相比,DRAM似乎是毫無用處的,但位於微控制器內部的DRAM控制器使DRAM的性能表現與SRAM一樣。DRAM控制器在數據消失之前周期性地刷新所存儲的數據,所以存儲器的內容可以根據需要保持長時間。
由於比特成本低,DRAM通常用作程序存儲器,所以有龐大存儲要求的應用可以從DRAM獲益。它的最大缺點是速度慢,但計算機系統使用高速SRAM作為高速緩沖存儲器來彌補DRAM的速度缺陷。
10、雲儲存
和傳統存儲相比,雲存儲系統具有如下優勢:優異性能支持高並發、帶寬飽和利用。雲存儲系統將控制流和數據流分離,數據訪問時多個存儲伺服器同時對外提供服務,實現高並發訪問。自動均衡負載,將不同客戶端的訪問負載均衡到不同的存儲伺服器上。系統性能隨節點規模的增加呈線性增長。系統的規模越大,雲存儲系統的優勢越明顯, 沒有性能瓶頸。高度可靠針對小文件採用多個數據塊副本的方式實現冗餘可靠,數據在不同的存儲節點上具有多個塊副本,任意節點發生故障,系統將自動復制數據塊副本到新的存儲節點上,數據不丟失,實現數據完整可靠;針對大文件採用超安存(S3)編解碼演算法的方式實現高度可靠,任意同時損壞多個存儲節點,數據可通過超安存演算法解碼自動恢復。該特性可適用於對數據安全級別極高的場合,同時相對於副本冗餘的可靠性實現方式大大提高了磁碟空間利用率,不到40%的磁碟冗餘即可實現任意同時損壞三個存儲節點而不丟失數據。元數據管理節點採用雙機鏡像熱備份的高可用方式容錯,其中一台伺服器故障,可無縫自動切換到另一台伺服器,服務不間斷。整個系統無單點故障,硬體故障自動屏蔽。在線伸縮可以在不停止服務的情況下,動態加入新的存儲節點,無需任何操作,即可實現系統容量從TB級向PB級平滑擴展;也可以摘下任意節點,系統自動縮小規模而不丟失數據,並自動將再下的節點上的數據備份到其他節點上,保證整個系統數據的冗餘數。超大規模支持超大規模集群,理論容量為1024×1024×1024PB。簡單通用支持POSIX介面規范,支持Windows/Linux/Mac OS X,用戶當成海量磁碟使用,無需修改應用。同時系統也對外提供專用的API訪問介面。智能管理一鍵式安裝,智能化自適應管理,簡單方便的監控界面,無需學習即可使用。雲存儲系統所有管理工作由雲存儲系統管理監控中心完成,使用人員無需任何專業知識便可以輕松地管理整個系統。通過專業的分布式集群監控子系統對所有節點實行無間斷監控,用戶通過界面可以清楚地了解到每一個節點的運行情況。 盡管我們幾乎可以使用任何類型的存儲器來滿足嵌入式系統的要求,但終端應用和總成本要求通常是影響我們做出決策的主要因素。有時,把幾個類型的存儲器結合起來使用能更好地滿足應用系統的要求。例如,一些PDA設計同時使用易失性存儲器和非易失性存儲器作為程序存儲器和數據存儲器。把永久的程序保存在非易失性ROM中,而把由用戶下載的程序和數據存儲在有電池支持的易失性DRAM中。不管選擇哪種存儲器類型,在確定將被用於最終應用系統的存儲器之前,設計工程師必須仔細折中考慮各種設計因素。

⑻ 存儲器的原理是什麼

存儲器講述工作原理及作用

介紹

存儲器(Memory)是現代信息技術中用於保存信息的記憶設備。其概念很廣,有很多層次,在數字系統中,只要能保存二進制數據的都可以是存儲器;在集成電路中,一個沒有實物形式的具有存儲功能的電路也叫存儲器,如RAM、FIFO等;在系統中,具有實物形式的存儲設備也叫存儲器,如內存條、TF卡等。計算機中全部信息,包括輸入的原始數據、計算機程序、中間運行結果和最終運行結果都保存在存儲器中。它根據控制器指定的位置存入和取出信息。有了存儲器,計算機才有記憶功能,才能保證正常工作。計算機中的存儲器按用途存儲器可分為主存儲器(內存)和輔助存儲器(外存),也有分為外部存儲器和內部存儲器的分類方法。外存通常是磁性介質或光碟等,能長期保存信息。內存指主板上的存儲部件,用來存放當前正在執行的數據和程序,但僅用於暫時存放程序和數據,關閉電源或斷電,數據會丟失。

2.按存取方式分類

(1)隨機存儲器(RAM):如果存儲器中任何存儲單元的內容都能被隨機存取,且存取時間與存儲單元的物理位置無關,則這種存儲器稱為隨機存儲器(RAM)。RAM主要用來存放各種輸入/輸出的程序、數據、中間運算結果以及存放與外界交換的信息和做堆棧用。隨機存儲器主要充當高速緩沖存儲器和主存儲器。

(2)串列訪問存儲器(SAS):如果存儲器只能按某種順序來存取,也就是說,存取時間與存儲單元的物理位置有關,則這種存儲器稱為串列訪問存儲器。串列存儲器又可分為順序存取存儲器(SAM)和直接存取存儲器(DAM)。順序存取存儲器是完全的串列訪問存儲器,如磁帶,信息以順序的方式從存儲介質的始端開始寫入(或讀出);直接存取存儲器是部分串列訪問存儲器,如磁碟存儲器,它介於順序存取和隨機存取之間。

(3)只讀存儲器(ROM):只讀存儲器是一種對其內容只能讀不能寫入的存儲器,即預先一次寫入的存儲器。通常用來存放固定不變的信息。如經常用作微程序控制存儲器。目前已有可重寫的只讀存儲器。常見的有掩模ROM(MROM),可擦除可編程ROM(EPROM),電可擦除可編程ROM(EEPROM).ROM的電路比RAM的簡單、集成度高,成本低,且是一種非易失性存儲器,計算機常把一些管理、監控程序、成熟的用戶程序放在ROM中。

3.按信息的可保存性分類

非永久記憶的存儲器:斷電後信息就消失的存儲器,如半導體讀/寫存儲器RAM。

永久性記憶的存儲器:斷電後仍能保存信息的存儲器,如磁性材料做成的存儲器以及半導體ROM。

4.按在計算機系統中的作用分

根據存儲器在計算機系統中所起的作用,可分為主存儲器、輔助存儲器、高速緩沖存儲器、控制存儲器等。為了解決對存儲器要求容量大,速度快,成本低三者之間的矛盾,目前通常採用多級存儲器體系結構,即使用高速緩沖存儲器、主存儲器和外存儲器。

能力影響

從寫命令轉換到讀命令,在某個時間訪問某個地址,以及刷新數據等操作都要求數據匯流排在一定時間內保持休止狀態,這樣就不能充分利用存儲器通道。此外,寬並行匯流排和DRAM內核預取都經常導致不必要的大數據量存取。在指定的時間段內,存儲器控制器能存取的有用數據稱為有效數據速率,這很大程度上取決於系統的特定應用。有效數據速率隨著時間而變化,常低於峰值數據速率。在某些系統中,有效數據速率可下降到峰值速率的10%以下。

通常,這些系統受益於那些能產生更高有效數據速率的存儲器技術的變化。在CPU方面存在類似的現象,最近幾年諸如AMD和 TRANSMETA等公司已經指出,在測量基於CPU的系統的性能時,時鍾頻率不是唯一的要素。存儲器技術已經很成熟,峰值速率和有效數據速率或許並不比以前匹配的更好。盡管峰值速率依然是存儲器技術最重要的參數之一,但其他結構參數也可以極大地影響存儲器系統的性能。

影響有效數據速率的參數

有幾類影響有效數據速率的參數,其一是導致數據匯流排進入若干周期的停止狀態。在這類參數中,匯流排轉換、行周期時間、CAS延時以及RAS到CAS的延時(tRCD)引發系統結構中的大部分延遲問題。

匯流排轉換本身會在數據通道上產生非常長的停止時間。以GDDR3系統為例,該系統對存儲器的開放頁不斷寫入數據。在這期間,存儲器系統的有效數據速率與其峰值速率相當。不過,假設100個時鍾周期中,存儲器控制器從讀轉換到寫。由於這個轉換需要6個時鍾周期,有效的數據速率下降到峰值速率的 94%。在這100個時鍾周期中,如果存儲器控制器將匯流排從寫轉換到讀的話,將會丟失更多的時鍾周期。這種存儲器技術在從寫轉換到讀時需要15個空閑周期,這會將有效數據速率進一步降低到峰值速率的79%。表1顯示出針幾種高性能存儲器技術類似的計算結果。

顯然,所有的存儲器技術並不相同。需要很多匯流排轉換的系統設計師可以選用諸如XDR、RDRAM或者DDR2這些更高效的技術來提升性能。另一方面,如果系統能將處理事務分組成非常長的讀寫序列,那麼匯流排轉換對有效帶寬的影響最小。不過,其他的增加延遲現象,例如庫(bank)沖突會降低有效帶寬,對性能產生負面影響。

DRAM技術要求庫的頁或行在存取之前開放。一旦開放,在一個最小周期時間,即行周期時間(tRC)結束之前,同一個庫中的不同頁不能開放。對存儲器開放庫的不同頁存取被稱為分頁遺漏,這會導致與任何tRC間隔未滿足部分相關的延遲。對於還沒有開放足夠周期以滿足tRC間隙的庫而言,分頁遺漏被稱為庫沖突。而tRC決定了庫沖突延遲時間的長短,在給定的DRAM上可用的庫數量直接影響庫沖突產生的頻率。

大多數存儲器技術有4個或者8個庫,在數十個時鍾周期具有tRC值。在隨機負載情況下,那些具有8個庫的內核比具有4個庫的內核所發生的庫沖突更少。盡管tRC與庫數量之間的相互影響很復雜,但是其累計影響可用多種方法量化。

存儲器讀事務處理

考慮三種簡單的存儲器讀事務處理情況。第一種情況,存儲器控制器發出每個事務處理,該事務處理與前一個事務處理產生一個庫沖突。控制器必須在打開一個頁和打開後續頁之間等待一個tRC時間,這樣增加了與頁循環相關的最大延遲時間。在這種情況下的有效數據速率很大程度上決定於I/O,並主要受限於DRAM內核電路。最大的庫沖突頻率將有效帶寬削減到當前最高端存儲器技術峰值的20%到30%。

在第二種情況下,每個事務處理都以隨機產生的地址為目標。此時,產生庫沖突的機會取決於很多因素,包括tRC和存儲器內核中庫數量之間的相互作用。tRC值越小,開放頁循環地越快,導致庫沖突的損失越小。此外,存儲器技術具有的庫越多,隨機地址存取庫沖突的機率就越小。

第三種情況,每個事務處理就是一次頁命中,在開放頁中定址不同的列地址。控制器不必訪問關閉頁,允許完全利用匯流排,這樣就得到一種理想的情況,即有效數據速率等於峰值速率。

第一種和第三種情況都涉及到簡單的計算,隨機情況受其他的特性影響,這些特性沒有包括在DRAM或者存儲器介面中。存儲器控制器仲裁和排隊會極大地改善庫沖突頻率,因為更有可能出現不產生沖突的事務處理,而不是那些導致庫沖突的事務處理。

然而,增加存儲器隊列深度未必增加不同存儲器技術之間的相對有效數據速率。例如,即使增加存儲器控制隊列深度,XDR的有效數據速率也比 GDDR3高20%。存在這種增量主要是因為XDR具有更高的庫數量以及更低的tRC值。一般而言,更短的tRC間隔、更多的庫數量以及更大的控制器隊列能產生更高的有效帶寬。

實際上,很多效率限制現象是與行存取粒度相關的問題。tRC約束本質上要求存儲器控制器從新開放的行中存取一定量的數據,以確保數據管線保持充滿。事實上,為保持數據匯流排無中斷地運行,在開放一個行之後,只須讀取很少量的數據,即使不需要額外的數據。

另外一種減少存儲器系統有效帶寬的主要特性被歸類到列存取粒度范疇,它規定了每次讀寫操作必須傳輸的數據量。與之相反,行存取粒度規定每個行激活(一般指每個RAS的CAS操作)需要多少單獨的讀寫操作。列存取粒度對有效數據速率具有不易於量化的巨大影響。因為它規定一個讀或寫操作中需要傳輸的最小數據量,列存取粒度給那些一次只需要很少數據量的系統帶來了問題。例如,一個需要來自兩列各8位元組的16位元組存取粒度系統,必須讀取總共32位元組以存取兩個位置。因為只需要32個位元組中的16個位元組,系統的有效數據速率降低到峰值速率的50%。匯流排帶寬和脈沖時間長度這兩個結構參數規定了存儲器系統的存取粒度。

匯流排帶寬是指連接存儲器控制器和存儲器件之間的數據線數量。它設定最小的存取粒度,因為對於一個指定的存儲器事務處理,每條數據線必須至少傳遞一個數據位。而脈沖時間長度則規定對於指定的事務處理,每條數據線必須傳遞的位數量。每個事務處理中的每條數據線只傳一個數據位的存儲技術,其脈沖時間長度為1。總的列存取粒度很簡單:列存取粒度=匯流排寬度×脈沖時間長度。

很多系統架構僅僅通過增加DRAM器件和存儲匯流排帶寬就能增加存儲系統的可用帶寬。畢竟,如果4個400MHz數據速率的連接可實現 1.6GHz的總峰值帶寬,那麼8個連接將得到3.2GHz。增加一個DRAM器件,電路板上的連線以及ASIC的管腳就會增多,總峰值帶寬相應地倍增。

首要的是,架構師希望完全利用峰值帶寬,這已經達到他們通過物理設計存儲器匯流排所能達到的最大值。具有256位甚或512位存儲匯流排的圖形控制器已並不鮮見,這種控制器需要1,000個,甚至更多的管腳。封裝設計師、ASIC底層規劃工程師以及電路板設計工程師不能找到採用便宜的、商業上可行的方法來對這么多信號進行布線的矽片區域。僅僅增加匯流排寬度來獲得更高的峰值數據速率,會導致因為列存取粒度限制而降低有效帶寬。

假設某個特定存儲技術的脈沖時間長度等於1,對於一個存儲器處理,512位寬系統的存取粒度為512位(或者64位元組)。如果控制器只需要一小段數據,那麼剩下的數據就被浪費掉,這就降低了系統的有效數據速率。例如,只需要存儲系統32位元組數據的控制器將浪費剩餘的32位元組,進而導致有效的數據速率等於50%的峰值速率。這些計算都假定脈沖時間長度為1。隨著存儲器介面數據速率增加的趨勢,大多數新技術的最低脈沖時間長度都大於1。

選擇技巧

存儲器的類型將決定整個嵌入式系統的操作和性能,因此存儲器的選擇是一個非常重要的決策。無論系統是採用電池供電還是由市電供電,應用需求將決定存儲器的類型(易失性或非易失性)以及使用目的(存儲代碼、數據或者兩者兼有)。另外,在選擇過程中,存儲器的尺寸和成本也是需要考慮的重要因素。對於較小的系統,微控制器自帶的存儲器就有可能滿足系統要求,而較大的系統可能要求增加外部存儲器。為嵌入式系統選擇存儲器類型時,需要考慮一些設計參數,包括微控制器的選擇、電壓范圍、電池壽命、讀寫速度、存儲器尺寸、存儲器的特性、擦除/寫入的耐久性以及系統總成本。

選擇存儲器時應遵循的基本原則

1、內部存儲器與外部存儲器

一般情況下,當確定了存儲程序代碼和數據所需要的存儲空間之後,設計工程師將決定是採用內部存儲器還是外部存儲器。通常情況下,內部存儲器的性價比最高但靈活性最低,因此設計工程師必須確定對存儲的需求將來是否會增長,以及是否有某種途徑可以升級到代碼空間更大的微控制器。基於成本考慮,人們通常選擇能滿足應用要求的存儲器容量最小的微控制器,因此在預測代碼規模的時候要必須特別小心,因為代碼規模增大可能要求更換微控制器。目前市場上存在各種規模的外部存儲器器件,我們很容易通過增加存儲器來適應代碼規模的增加。有時這意味著以封裝尺寸相同但容量更大的存儲器替代現有的存儲器,或者在匯流排上增加存儲器。即使微控制器帶有內部存儲器,也可以通過增加外部串列EEPROM或快閃記憶體來滿足系統對非易失性存儲器的需求。

2、引導存儲器

在較大的微控制器系統或基於處理器的系統中,設計工程師可以利用引導代碼進行初始化。應用本身通常決定了是否需要引導代碼,以及是否需要專門的引導存儲器。例如,如果沒有外部的定址匯流排或串列引導介面,通常使用內部存儲器,而不需要專門的引導器件。但在一些沒有內部程序存儲器的系統中,初始化是操作代碼的一部分,因此所有代碼都將駐留在同一個外部程序存儲器中。某些微控制器既有內部存儲器也有外部定址匯流排,在這種情況下,引導代碼將駐留在內部存儲器中,而操作代碼在外部存儲器中。這很可能是最安全的方法,因為改變操作代碼時不會出現意外地修改引導代碼。在所有情況下,引導存儲器都必須是非易失性存儲器。

可以使用任何類型的存儲器來滿足嵌入式系統的要求,但終端應用和總成本要求通常是影響我們做出決策的主要因素。有時,把幾個類型的存儲器結合起來使用能更好地滿足應用系統的要求。例如,一些PDA設計同時使用易失性存儲器和非易失性存儲器作為程序存儲器和數據存儲器。把永久的程序保存在非易失性ROM中,而把由用戶下載的程序和數據存儲在有電池支持的易失性DRAM中。不管選擇哪種存儲器類型,在確定將被用於最終應用系統的存儲器之前,設計工程師必須仔細折中考慮各種設計因素。