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存储器研发需要哪些知识

发布时间: 2023-08-31 05:35:04

1. 半导体存储器的工作原理与分类


半导体存储器是一种以半导体电路作为存储媒体的存储器,内存储器就是由称为存储器芯片的半导体集成电路组成。下面小编为大家详细介绍半导体存储器的相关知识。
半导体存储器内存的工作原理:
内存是用来存放当前正在使用的(即执行中)的数据和程序,我们平常所提到的计算机的内存指的是动态内存(即DRAM),动态内存中所谓的“动态”,指的是当我们将数据写入DRAM后,经过一段时间,数据会丢失,因此需要一个额外设电路进行内存刷新操作。
具体的工作过程是这样的:
一个DRAM的存储单元存储的是0还是1取决于电容是否有电荷,有电荷代表1,无电荷代表0。但时间一长,代表1的电容会放电,代表0的电容会吸收电荷,这就是数据丢失的原因;刷新操作定期对电容进行检查,若电量大于满电量的1/2,则认为其代表1,并把电容充满电;若电量小于1/2,则认为其代表0,并把电容放电,借此来保持数据的连续性。
半导体存储器的分类:
半导体存储器是一种以半导体电路作为存储媒体的存储器,内存储器就是由称为存储器芯片的则渗半导体集成电路组成。
按其功能可分为:随机存取存储器(简称RAM)和只读存储器(只读ROM)
RAM包括DRAM(动态随机存取存储器)和SRAM(静态随机存取存储器),当关机或断电时,其中的碧猛信息都会随之丢失。DRAM主要用于主存(内存的主体部分),SRAM主悔盯桥要用于高速缓存存储器。
ROM主要用于BIOS存储器。按其制造工艺可分为:双极晶体管存储器和MOS晶体管存储器。按其存储原理可分为:静态和动态两种。
半导体存储器的主要性能指标:
有两个主要技术指标;存储容量和存取速度
1、存储容量
存储容量是半导体存储器存储信息量大小的指标。半导体存储器的容量越大,存放程序和数据的能力就越强。
2、存取速度
存储器的存取速度是用存取时间来衡量的,它是指存储器从接收CPU发来的有效地址到存储器给出的数据稳定地出现在数据总线上所需要的时间。存取速度对CPU与存储器的时间配合是至关重要的。如果存储器的存取速度太慢,与CPU不能匹配,则CPU读取的信息就可能有误。
3、存储器功耗
存储器功耗是指它在正常工作时所消耗的电功率。通常,半导体存储器的功耗和存取速度有关,存取速度越快,功耗也越大。因此,在保证存取速度前提下,存储器的功耗越小越好。
4、可靠性和工作寿命
半导体存储器的可靠性是指它对周围电磁场、温度和湿度等的抗干扰能力。由于半导体存储器常采用VLSI工艺制造,可靠性较高,寿命也较长,平均无故障时间可达数千小时。
5、集成度
半导体存储器的集成度是指它在一块数平方毫米芯片上能够集成的晶体管数目,有时也可以每块芯片上集成的“基本存储电路”个数来表征。
通过以上介绍,对半导体存储器也是有着很好认识,感谢你停下宝贵的时间来欣赏小编的文章,想了解更多相关知识请继续关注日隆资讯哦。

2. 学习虚拟化储存技术需要学习哪些知识

云计算是一种基于互联网的计算方式,要实现云计算则需要一整套的技术架构去实施,包括网络、服务器、存储、虚拟化等等。 云计算目前分为公有云和私有云。两者的区别只是提供的服务的对象不同,一个是企业内部使用,一个则是面向公众。目前企业中的私有云都是通过虚拟化来实现的,建议你可以了解一下虚拟化行业的前景和发展。 虚拟化目前分为服务器虚拟化(以VMware为代表)、桌面虚拟化(思杰要比vmware的优势要大)、应用虚拟化(以思杰为代表)。 学习虚拟化需要的基础: 1. 操作系统,懂得Windows操作系统(Windows Server 2008、Windows Server 2003、Windows 7、Windows XP)的安装和基本操作、懂得AD域角色的安装和管理、懂得组策略的配置和管理 2. 数据库的安装和使用(SQL Server) 3. 存储的基础知识(磁盘性能、RAID、IOPS、文件系统、FC SAN、iSCSI、NAS等)、光纤交换机的使用、使用Open-E管理存储 4.网络的基础知识(IP地址规划、VLAN、Trunk、STP、Etherchannel

3. 存储系统有哪些组成部分

存储系统知识
存储系统由硬件系统(磁盘阵列,控制器,磁盘柜,磁带库等)、存储软件(备份软件;管理软件,快照,复制等增值软件)、存储网络(HBA卡,光纤交换机,FC/SAS线缆等)和存储解决方案(集中存储,归档,备份,容灾等)组成。

4. 存储器的原理是什么

存储器讲述工作原理及作用

介绍

存储器(Memory)是现代信息技术中用于保存信息的记忆设备。其概念很广,有很多层次,在数字系统中,只要能保存二进制数据的都可以是存储器;在集成电路中,一个没有实物形式的具有存储功能的电路也叫存储器,如RAM、FIFO等;在系统中,具有实物形式的存储设备也叫存储器,如内存条、TF卡等。计算机中全部信息,包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。它根据控制器指定的位置存入和取出信息。有了存储器,计算机才有记忆功能,才能保证正常工作。计算机中的存储器按用途存储器可分为主存储器(内存)和辅助存储器(外存),也有分为外部存储器和内部存储器的分类方法。外存通常是磁性介质或光盘等,能长期保存信息。内存指主板上的存储部件,用来存放当前正在执行的数据和程序,但仅用于暂时存放程序和数据,关闭电源或断电,数据会丢失。

2.按存取方式分类

(1)随机存储器(RAM):如果存储器中任何存储单元的内容都能被随机存取,且存取时间与存储单元的物理位置无关,则这种存储器称为随机存储器(RAM)。RAM主要用来存放各种输入/输出的程序、数据、中间运算结果以及存放与外界交换的信息和做堆栈用。随机存储器主要充当高速缓冲存储器和主存储器。

(2)串行访问存储器(SAS):如果存储器只能按某种顺序来存取,也就是说,存取时间与存储单元的物理位置有关,则这种存储器称为串行访问存储器。串行存储器又可分为顺序存取存储器(SAM)和直接存取存储器(DAM)。顺序存取存储器是完全的串行访问存储器,如磁带,信息以顺序的方式从存储介质的始端开始写入(或读出);直接存取存储器是部分串行访问存储器,如磁盘存储器,它介于顺序存取和随机存取之间。

(3)只读存储器(ROM):只读存储器是一种对其内容只能读不能写入的存储器,即预先一次写入的存储器。通常用来存放固定不变的信息。如经常用作微程序控制存储器。目前已有可重写的只读存储器。常见的有掩模ROM(MROM),可擦除可编程ROM(EPROM),电可擦除可编程ROM(EEPROM).ROM的电路比RAM的简单、集成度高,成本低,且是一种非易失性存储器,计算机常把一些管理、监控程序、成熟的用户程序放在ROM中。

3.按信息的可保存性分类

非永久记忆的存储器:断电后信息就消失的存储器,如半导体读/写存储器RAM。

永久性记忆的存储器:断电后仍能保存信息的存储器,如磁性材料做成的存储器以及半导体ROM。

4.按在计算机系统中的作用分

根据存储器在计算机系统中所起的作用,可分为主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存储器等。为了解决对存储器要求容量大,速度快,成本低三者之间的矛盾,目前通常采用多级存储器体系结构,即使用高速缓冲存储器、主存储器和外存储器。

能力影响

从写命令转换到读命令,在某个时间访问某个地址,以及刷新数据等操作都要求数据总线在一定时间内保持休止状态,这样就不能充分利用存储器通道。此外,宽并行总线和DRAM内核预取都经常导致不必要的大数据量存取。在指定的时间段内,存储器控制器能存取的有用数据称为有效数据速率,这很大程度上取决于系统的特定应用。有效数据速率随着时间而变化,常低于峰值数据速率。在某些系统中,有效数据速率可下降到峰值速率的10%以下。

通常,这些系统受益于那些能产生更高有效数据速率的存储器技术的变化。在CPU方面存在类似的现象,最近几年诸如AMD和 TRANSMETA等公司已经指出,在测量基于CPU的系统的性能时,时钟频率不是唯一的要素。存储器技术已经很成熟,峰值速率和有效数据速率或许并不比以前匹配的更好。尽管峰值速率依然是存储器技术最重要的参数之一,但其他结构参数也可以极大地影响存储器系统的性能。

影响有效数据速率的参数

有几类影响有效数据速率的参数,其一是导致数据总线进入若干周期的停止状态。在这类参数中,总线转换、行周期时间、CAS延时以及RAS到CAS的延时(tRCD)引发系统结构中的大部分延迟问题。

总线转换本身会在数据通道上产生非常长的停止时间。以GDDR3系统为例,该系统对存储器的开放页不断写入数据。在这期间,存储器系统的有效数据速率与其峰值速率相当。不过,假设100个时钟周期中,存储器控制器从读转换到写。由于这个转换需要6个时钟周期,有效的数据速率下降到峰值速率的 94%。在这100个时钟周期中,如果存储器控制器将总线从写转换到读的话,将会丢失更多的时钟周期。这种存储器技术在从写转换到读时需要15个空闲周期,这会将有效数据速率进一步降低到峰值速率的79%。表1显示出针几种高性能存储器技术类似的计算结果。

显然,所有的存储器技术并不相同。需要很多总线转换的系统设计师可以选用诸如XDR、RDRAM或者DDR2这些更高效的技术来提升性能。另一方面,如果系统能将处理事务分组成非常长的读写序列,那么总线转换对有效带宽的影响最小。不过,其他的增加延迟现象,例如库(bank)冲突会降低有效带宽,对性能产生负面影响。

DRAM技术要求库的页或行在存取之前开放。一旦开放,在一个最小周期时间,即行周期时间(tRC)结束之前,同一个库中的不同页不能开放。对存储器开放库的不同页存取被称为分页遗漏,这会导致与任何tRC间隔未满足部分相关的延迟。对于还没有开放足够周期以满足tRC间隙的库而言,分页遗漏被称为库冲突。而tRC决定了库冲突延迟时间的长短,在给定的DRAM上可用的库数量直接影响库冲突产生的频率。

大多数存储器技术有4个或者8个库,在数十个时钟周期具有tRC值。在随机负载情况下,那些具有8个库的内核比具有4个库的内核所发生的库冲突更少。尽管tRC与库数量之间的相互影响很复杂,但是其累计影响可用多种方法量化。

存储器读事务处理

考虑三种简单的存储器读事务处理情况。第一种情况,存储器控制器发出每个事务处理,该事务处理与前一个事务处理产生一个库冲突。控制器必须在打开一个页和打开后续页之间等待一个tRC时间,这样增加了与页循环相关的最大延迟时间。在这种情况下的有效数据速率很大程度上决定于I/O,并主要受限于DRAM内核电路。最大的库冲突频率将有效带宽削减到当前最高端存储器技术峰值的20%到30%。

在第二种情况下,每个事务处理都以随机产生的地址为目标。此时,产生库冲突的机会取决于很多因素,包括tRC和存储器内核中库数量之间的相互作用。tRC值越小,开放页循环地越快,导致库冲突的损失越小。此外,存储器技术具有的库越多,随机地址存取库冲突的机率就越小。

第三种情况,每个事务处理就是一次页命中,在开放页中寻址不同的列地址。控制器不必访问关闭页,允许完全利用总线,这样就得到一种理想的情况,即有效数据速率等于峰值速率。

第一种和第三种情况都涉及到简单的计算,随机情况受其他的特性影响,这些特性没有包括在DRAM或者存储器接口中。存储器控制器仲裁和排队会极大地改善库冲突频率,因为更有可能出现不产生冲突的事务处理,而不是那些导致库冲突的事务处理。

然而,增加存储器队列深度未必增加不同存储器技术之间的相对有效数据速率。例如,即使增加存储器控制队列深度,XDR的有效数据速率也比 GDDR3高20%。存在这种增量主要是因为XDR具有更高的库数量以及更低的tRC值。一般而言,更短的tRC间隔、更多的库数量以及更大的控制器队列能产生更高的有效带宽。

实际上,很多效率限制现象是与行存取粒度相关的问题。tRC约束本质上要求存储器控制器从新开放的行中存取一定量的数据,以确保数据管线保持充满。事实上,为保持数据总线无中断地运行,在开放一个行之后,只须读取很少量的数据,即使不需要额外的数据。

另外一种减少存储器系统有效带宽的主要特性被归类到列存取粒度范畴,它规定了每次读写操作必须传输的数据量。与之相反,行存取粒度规定每个行激活(一般指每个RAS的CAS操作)需要多少单独的读写操作。列存取粒度对有效数据速率具有不易于量化的巨大影响。因为它规定一个读或写操作中需要传输的最小数据量,列存取粒度给那些一次只需要很少数据量的系统带来了问题。例如,一个需要来自两列各8字节的16字节存取粒度系统,必须读取总共32字节以存取两个位置。因为只需要32个字节中的16个字节,系统的有效数据速率降低到峰值速率的50%。总线带宽和脉冲时间长度这两个结构参数规定了存储器系统的存取粒度。

总线带宽是指连接存储器控制器和存储器件之间的数据线数量。它设定最小的存取粒度,因为对于一个指定的存储器事务处理,每条数据线必须至少传递一个数据位。而脉冲时间长度则规定对于指定的事务处理,每条数据线必须传递的位数量。每个事务处理中的每条数据线只传一个数据位的存储技术,其脉冲时间长度为1。总的列存取粒度很简单:列存取粒度=总线宽度×脉冲时间长度。

很多系统架构仅仅通过增加DRAM器件和存储总线带宽就能增加存储系统的可用带宽。毕竟,如果4个400MHz数据速率的连接可实现 1.6GHz的总峰值带宽,那么8个连接将得到3.2GHz。增加一个DRAM器件,电路板上的连线以及ASIC的管脚就会增多,总峰值带宽相应地倍增。

首要的是,架构师希望完全利用峰值带宽,这已经达到他们通过物理设计存储器总线所能达到的最大值。具有256位甚或512位存储总线的图形控制器已并不鲜见,这种控制器需要1,000个,甚至更多的管脚。封装设计师、ASIC底层规划工程师以及电路板设计工程师不能找到采用便宜的、商业上可行的方法来对这么多信号进行布线的硅片区域。仅仅增加总线宽度来获得更高的峰值数据速率,会导致因为列存取粒度限制而降低有效带宽。

假设某个特定存储技术的脉冲时间长度等于1,对于一个存储器处理,512位宽系统的存取粒度为512位(或者64字节)。如果控制器只需要一小段数据,那么剩下的数据就被浪费掉,这就降低了系统的有效数据速率。例如,只需要存储系统32字节数据的控制器将浪费剩余的32字节,进而导致有效的数据速率等于50%的峰值速率。这些计算都假定脉冲时间长度为1。随着存储器接口数据速率增加的趋势,大多数新技术的最低脉冲时间长度都大于1。

选择技巧

存储器的类型将决定整个嵌入式系统的操作和性能,因此存储器的选择是一个非常重要的决策。无论系统是采用电池供电还是由市电供电,应用需求将决定存储器的类型(易失性或非易失性)以及使用目的(存储代码、数据或者两者兼有)。另外,在选择过程中,存储器的尺寸和成本也是需要考虑的重要因素。对于较小的系统,微控制器自带的存储器就有可能满足系统要求,而较大的系统可能要求增加外部存储器。为嵌入式系统选择存储器类型时,需要考虑一些设计参数,包括微控制器的选择、电压范围、电池寿命、读写速度、存储器尺寸、存储器的特性、擦除/写入的耐久性以及系统总成本。

选择存储器时应遵循的基本原则

1、内部存储器与外部存储器

一般情况下,当确定了存储程序代码和数据所需要的存储空间之后,设计工程师将决定是采用内部存储器还是外部存储器。通常情况下,内部存储器的性价比最高但灵活性最低,因此设计工程师必须确定对存储的需求将来是否会增长,以及是否有某种途径可以升级到代码空间更大的微控制器。基于成本考虑,人们通常选择能满足应用要求的存储器容量最小的微控制器,因此在预测代码规模的时候要必须特别小心,因为代码规模增大可能要求更换微控制器。目前市场上存在各种规模的外部存储器器件,我们很容易通过增加存储器来适应代码规模的增加。有时这意味着以封装尺寸相同但容量更大的存储器替代现有的存储器,或者在总线上增加存储器。即使微控制器带有内部存储器,也可以通过增加外部串行EEPROM或闪存来满足系统对非易失性存储器的需求。

2、引导存储器

在较大的微控制器系统或基于处理器的系统中,设计工程师可以利用引导代码进行初始化。应用本身通常决定了是否需要引导代码,以及是否需要专门的引导存储器。例如,如果没有外部的寻址总线或串行引导接口,通常使用内部存储器,而不需要专门的引导器件。但在一些没有内部程序存储器的系统中,初始化是操作代码的一部分,因此所有代码都将驻留在同一个外部程序存储器中。某些微控制器既有内部存储器也有外部寻址总线,在这种情况下,引导代码将驻留在内部存储器中,而操作代码在外部存储器中。这很可能是最安全的方法,因为改变操作代码时不会出现意外地修改引导代码。在所有情况下,引导存储器都必须是非易失性存储器。

可以使用任何类型的存储器来满足嵌入式系统的要求,但终端应用和总成本要求通常是影响我们做出决策的主要因素。有时,把几个类型的存储器结合起来使用能更好地满足应用系统的要求。例如,一些PDA设计同时使用易失性存储器和非易失性存储器作为程序存储器和数据存储器。把永久的程序保存在非易失性ROM中,而把由用户下载的程序和数据存储在有电池支持的易失性DRAM中。不管选择哪种存储器类型,在确定将被用于最终应用系统的存储器之前,设计工程师必须仔细折中考虑各种设计因素。

5. 急求!! “光存储技术”所需要的专业知识以及它的就业前景

光存储技术,在国内是非常新颖的课题,本科和研究生专业都没有开设。个别物理专业非常强的专业院校,有开设有相关的博士课题。例如:北京大学微电子电子学院、北京大学物理学院、北京邮电大学,开设有信息材料专业:
信息材料专业

1.《信息显示技术》信息显示材料主要包括各类具光电性质的小分子、寡聚物、高分子聚合物或金属配合物等有机电致发光材料和载流子传输功能材料,研究内容主要包括有机电致发光材料及功能材料的设计、合成、性能优化以及机理探索;信息显示技术主要研究红、绿、蓝三基色及白色有机发光原型器件的制备、工作原理、老化机理及封装,以及全彩OLED集成化驱动和控制技术研究。OLED是最具前途的下一代平板显示技术。这种显示技术使用有机半导体材料发光,具有可实现柔性、驱动电压低、能耗低、发光亮度与发光效率高、响应速度快等优点。

2.《光电信息材料》研究的主要内容是光电响应性材料的制备及其在信息技术中的应用。光电信息材料主要包括高效稳定的有机发光材料、水溶性发光材料及传感材料等新型光电材料的设计、制备及其物性研究;新型激光材料的制备,及其在高功率和超短脉冲激光技术中的原理和应用;纳米材料光子学、自旋光子材料与特殊物理性能。

3.《有机光伏技术》属于太阳能光利用(太阳能电池技术)。有机光伏技术是采用含有少量碳的有机分子而不是传统的硅基材料,可以做成超薄和柔性电池,因而有望极大降低成本。这种有机太阳能电池可以在塑料衬底上使用类似于打印或者溅射沉积的方法来制造。太阳电池是利用有机半导体内部的光电效应,有机半导体内的电子在光照下被从HOMO能级激发到LUMO能级,产生一对电子和空穴。电子被低功函数的电极提取,空穴则被来自高功函数电极的电子填充,由此在光照下形成光电流。

4.《有机电子材料》主要研究各类有机电活性材料。这些具有电活性的有机材料,不论是小分子,寡聚物,或是高分子聚合物,从化学结构来看,它们都具有非定域的π共轭电子。由于存在HOMO及LUMO(或者说,能带中价带与导带)之间的能量差距,它们可属于半导体或导体,这些有机材料呈现多样的导电性质及各种不同的光物理性质,而具有广泛的应用。如:当能量的差距较小,这些材料往往可以吸收可见光,具有颜色,可以作为染料应用于雷射光盘等。

5.《纳米生物信息》通过纳米技术来研究生物体系中信息的感知、传输和处理。主要包括在研究生物分子中各种生化反应的化学信息及其与生物功能关系的基础上,设计并合成纳米尺寸的无机、有机和高分子材料,模拟生物功能的基本原理,应用先进传感、计算和通信技术,用于制备生物纳米处理器和传感器等,从而实现快速、简便、高效的获得复杂生物系统的性态信息。

6.《信息存储材料》主要研究利用材料在光、电、磁诱导下外在物性的可逆变化来实现信息的大容量存储。主要包括纳米级有机超高存储材料的合成、性能优化与理论探索;以电子俘获光存储技术为指导,合成电子俘获材料,从而实现信息存储与传输的无限擦/写循环;在材料合成基础上,对信息存储器件、记录材料和光纤通道等关键技术实现器件优化与调控。

7.《硅基液晶显示》硅基液晶显示是结合半导体硅CMOS电路技术和液晶显示技术两者优势的一类主动式液晶显示技术,具有分辨率高,可视频显示的优点。结合现在的LED技术和光学系统可以实现可移动的大面积、高分辨率显示。主要研究方向为光学系统的设计集成,提高光利用率。

8.《有机场效应晶体管》主要内容包括应用有机半导体材料制备场效应晶体管的工艺、性能、工作原理,驱动和电路应用,从而实现可实用的廉价电子器件应用,如RFID、FPD的驱动电路等。同时,作为OLED显示的驱动技术,OTFT也是重要有源OLED显示的核心组件之一。研究方向侧重高迁移率材料的设计与合成以及高性能OTFT的制备和工作机理等。

9.《场发射显示技术》利用纳米材料制备场发射针尖,研究材料的制备工艺、工作原理和控制技术等

国内的专业毕业生,都留在中国科学院材料研究所做技术员,还有很多同学都去国外的实验室深造了。这个专业,谈不上就业了,因为太少,属于高尖人才了。