存儲器的發(fā)展與技術現(xiàn)狀

1、存儲器的發(fā)展史及技術現(xiàn)狀20122352蔡文杰計科3班1 .存儲器發(fā)展歷史1.1 存儲器簡介存儲器(Memory是計算機系統(tǒng)中的記憶設備，用來存放程序和數(shù)據(jù)。計算機中的全部信息，包括輸入的原始數(shù)據(jù)、計算機程序、中間運行結(jié)果和最終運行結(jié)果都保存在存儲器中。它根據(jù)控制器指定的位置存入和取出信息。自世界上第一臺計算機問世以來，計算機的存儲器件也在不斷的發(fā)展更新，從一開始的汞延遲線,磁帶，磁鼓，磁芯，到現(xiàn)在的半導體存儲器，磁盤，光盤，納米存儲等，無不體現(xiàn)著科學技術的快速發(fā)展。1.2 存儲器的傳統(tǒng)分類從使用角度看，半導體存儲器可以分成兩大類：斷電后數(shù)據(jù)會丟失的易失性存儲器和斷電后數(shù)據(jù)不會丟失的非易失性存

2、儲器。過去都可以隨機讀寫信息的易失性存儲器稱為RAM(RandooAeeessMemory)根據(jù)工作原理和條件不同，RAM又有靜態(tài)和動態(tài)之分，分別稱為靜態(tài)讀寫存儲器SRAM(StateRAM)和動態(tài)讀寫存儲器DRAM(DynamieRAM刖過去的非易失控存儲器都是只讀存儲RoM(Readon-yMemo-ry),這種存儲器只能脫機寫人信息，在使用中只能讀出信息而不能寫人或改變信息.非易失性存儲器包含各種不同原理、技術和結(jié)構的存儲器.傳統(tǒng)的非易失性存儲器根據(jù)寫人方法和可寫人的次數(shù)的不同，又可分成掩模只讀存儲器MROM(MaskROM廠次性編程的OTPROM(oneTimeProgrammable

3、ROM)可用縈外線擦除可多次編程的UvEPROM(Utravio-letErasableProgrammableROM).過去的OTPROMP是采用雙極性熔絲式，這種芯片只能被編程一次，因此在測試階段不能對產(chǎn)品進行編程性檢側(cè)，所以產(chǎn)品交付用戶后，經(jīng)常在編程時才會發(fā)現(xiàn)其缺陷而失效，有的芯片雖然能被編程，但由于其交流性不能滿足要求，卻不能正常運行.故雙極性熔絲式PROMT品的可彳S度不高.2 .半導體存儲器由于對運行速度的要求，現(xiàn)代計算機的內(nèi)存儲器多采用半導體存儲器。半導體存儲器包括只讀存儲器(ROM和隨機讀寫存儲器(RAM兩大類。2.1 只讀存儲器ROM1線路最簡單的半導體電路，通過掩模工藝，一

4、次性制造，在元件正常工作的情況下，其中的代碼與數(shù)據(jù)將永久保存，并且不能夠進行修改。一般地，只讀存儲器用來存放固定的程序和數(shù)據(jù)，如微機的監(jiān)控程序、BIOS（基本輸入/輸出系統(tǒng)BasicInput/OutputSystem）、匯編程序、用戶程序、數(shù)據(jù)表格等。根據(jù)編程方法不同，ROMT分為以下五種：1、掩碼式只讀存儲器，這類ROMfc制造過程中，其中的數(shù)據(jù)已經(jīng)事先確定了，因而只能讀出，而不能再改變。它的優(yōu)點是可靠性高，價格便宜，適宜批量生產(chǎn)。2、可一次性編程只讀存儲器（PROM,為了使用戶能夠根據(jù)自己的需要來寫ROM廠家生產(chǎn)了一種PROM允許用戶對其進行一次編程寫入數(shù)據(jù)或程序。一旦編程之后,信息就永

5、久性地固定下來。用戶可以讀出和使用，但再也無法改變其內(nèi)容。3、可擦可編程只讀存儲器（EPROM,這是一種具有可擦除功能，擦除后即可進行再編程的ROMJ存，寫入前必須先把里面的內(nèi)容用紫外線照射它的IC卡上的透明視窗的方式來清除掉。4、電可擦可編程只讀存儲器（EEPRCOM,功能與EPROW樣，不同之處是清除數(shù)據(jù)的方式。另外它還可以用電信號進行數(shù)據(jù)寫入。5、快閃存儲器（FlashMemory）,是在EEPROM基礎上發(fā)展而來，只是它提高了ROM勺讀寫速度。然而，相比之下，ROM勺讀取速度比RAMS慢的多，因此，一般都用RAMfB存放當前正在運行的程序和數(shù)據(jù)，并且隨時可以對存放在里面的數(shù)據(jù)進行修改和

6、存取。而面對CPU勺高速發(fā)展，內(nèi)存的速度使得高速運算受到了限制，為了緩解這種矛盾，人們找到了幾種方法，其中一種就是采用更高速的技術，使用更先進的RAM乍為內(nèi)存。于是，就有了RAM勺發(fā)展歷史。2.2 隨機存儲器RAM分為SRAM（StaticRAM,靜態(tài)隨機存取存儲器）和DRAMDynamicRAM動態(tài)隨機存取存儲器）。SRAM1經(jīng)是一種主要的內(nèi)存，它以6顆電子管組成一位存儲單元，以雙穩(wěn)態(tài)電路形式存儲數(shù)據(jù)，因此不斷電時即可正常工作，而且它的處理速度比較快而穩(wěn)定，不過由于它結(jié)構復雜，內(nèi)部需要使用更多的晶體管構成寄存器以保存數(shù)據(jù)，所以它采用的硅片面積相當大，制造成本也相當高，所以現(xiàn)在常把SRAMI在

7、比主內(nèi)存小的多的高速緩存上。而DRAM勺結(jié)構相比之下要簡單的多，其基本結(jié)構是一個電子管和一個電容，具有結(jié)構簡單、集成度高、功耗低、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點，適合制造大容量存儲器，所以現(xiàn)在我們用的內(nèi)存大多是由DRAMfe成的。但是，由于是DRAM1每個內(nèi)存位作為一個電荷保存在位存儲單元中，用電容的充放電來做儲存動作，因電容本身有漏電問題，因此必須每幾微秒就要刷新一次，否則數(shù)據(jù)會丟失。3 .內(nèi)存的發(fā)展內(nèi)存是以一塊塊的IC（集成電路）焊接到主板上的，然而，這樣做對于后期維護產(chǎn)生了很多問題，十分不方便。于是，內(nèi)存條的概念出現(xiàn)了。3.1 FPDRAM在80286主板剛推出的時候，內(nèi)存條采用了SIMM（Singl

8、eIn-lineMemoryModules,單邊接觸內(nèi)存模組）接口。其在80286處理器上是30pinSIMM內(nèi)存，隨后，到了386,486時期，由于CPUE經(jīng)向16bit發(fā)展，30pinSIMM內(nèi)存無法滿足需求，其較低的內(nèi)存帶寬已經(jīng)成為急待解決的瓶頸，因此就出現(xiàn)了70pinSIMM內(nèi)存。72線的SIMM內(nèi)存引進了一個FPDRAM（快頁內(nèi)存），因為DRAM!要恒電流以保存信息，一旦斷電，信息即丟失。它的刷新頻率每秒鐘可達幾百次，但由于FPDRAMS用同一電路來存取數(shù)據(jù)，所以DRAM勺存取時間有一定的時間間隔，這導致了它的存取速度并不是很快。另外，在DRAW,由于存儲地址空間是按頁排列的，所以當

9、訪問某一頁面時，切換到另一頁面會占用CPU®外的時鐘周期。3.2 FPMDRAM486時期普遍應用的內(nèi)存是FPMDRAMFastPageModeDRAM快速頁切換模式動態(tài)隨機存取存儲器），這是改良版的DRAM傳統(tǒng)的DRAMfc存取一個BIT的數(shù)據(jù)時，必須送出行地址和列地址各一次才能讀寫數(shù)據(jù)。而FRMDRA臟觸發(fā)了行地址后，如果CPUB要的地址在同一行內(nèi)，則可以連續(xù)輸出列地址而不必再輸出行地址了。由于一般的程序和數(shù)據(jù)在內(nèi)存中排列的地址是連續(xù)的，這種情況下輸出行地址后連續(xù)輸出列地址就可以得到所需要的數(shù)據(jù)，從而大大提高讀取速度。3.3 EDODRAM繼FPM-后，出現(xiàn)的一種存儲器EDODR

10、AMExtendedDateOutRAM,外擴充數(shù)據(jù)模式存儲器）內(nèi)存開始盛行。EDO-RA環(huán)需要像FPMDRAM樣在存取每一BIT數(shù)據(jù)時必須輸出行地址和列地址并使其穩(wěn)定一段時間，然后才能讀寫有效的數(shù)據(jù)，而下一個BIT的地址必須等待這次讀寫操作完成才能輸出，它取消了擴展數(shù)據(jù)輸出內(nèi)存與傳輸內(nèi)存兩個存儲周期之間的時間問隔，在把數(shù)據(jù)發(fā)送給CPU的同時去訪問下一個頁面，故而速度要比普通DRAMfe1530%3.4 SDRAM自IntelCeleron系列以及AMDK6&理器以及相關的主板芯片組推出后，EDODRAMJ存性能再也無法滿足需要了,內(nèi)存技術必須徹底得到個革新才能滿足新一代CPU構的需求

11、，此時內(nèi)存開始進入SDRAMWtoSDRASynchronousDRAM同步動態(tài)隨機存取存儲器），是一種與CPU®現(xiàn)外頻Clock同步的內(nèi)存模式。所謂clock同步是指內(nèi)存能夠與CPUR步存取資料，這樣可以取消等待周期，減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t，因此可提升計算機的性能和效率。SDRAMJ存有PC66a范，PC100ttt范,PC133規(guī)范，甚至為超頻需求，又提供了PC150PC166規(guī)范的內(nèi)存。3.5 RambusDRAMIntel與Rambu必司聯(lián)合開始在PC市場推廣RambusDRA炳存。與SDRA0同的是，RDRAM：用了新一代高速簡單內(nèi)存架構，基于一種類RISC（ReducedIn

12、structionSetComputing,精簡指令集計算機）理論，這個理論可以減少數(shù)據(jù)的復雜性，使得整個系統(tǒng)性能得到提高。盡管RDRA混時鐘頻率上有了突破性的進展。3.6 DDRSDRAMDDRSDRAMDoubleDataRate二倍速率同步動態(tài)隨機存取存儲器)，可說是SDRAM的升級版本，DDRS時鐘信號上升沿與下降沿各傳輸一次數(shù)據(jù)，這使得DDR勺數(shù)據(jù)傳輸速度為傳統(tǒng)SDRAMJ兩倍。由于僅多采用了下降沿信號，因此并不會造成能耗增加。至于定址與控制信號則與傳統(tǒng)SDRAMI同，僅在時鐘上升沿傳輸。DDR內(nèi)存有DDR26覬范,DDR333®范,DDR40覬范及DDR53覬范等。3.7

13、 DDR2DDR2SDRAM由JEDECS行開發(fā)的新生代內(nèi)在技術標準，它與上一代DD時存技術標準最大的不同就是，雖然同是采用了在時鐘的上升/下降延同時進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕痉绞?，但DDR次存卻擁有兩倍于上一代DD時存預讀取能力。3.8 DDR3DDR3勺特點有：更高的外部數(shù)據(jù)傳輸率，更先進的地址/命令與控制總線的拓樸架構，在保證性能的同時將能耗進一步降低。3.9 可現(xiàn)場改寫的非易失性存儲器在存儲器市場上非ROM型可現(xiàn)場改寫的非易失性存儲器的需求增長速度最快，這些芯片技術正在迅速地改變著存儲器世界的面貌.這主要有可電擦寫可編程的EEPRO刷用鋰電池作為數(shù)據(jù)保持后備電源的一體化非易失性靜態(tài)讀寫存儲器N

14、VSRAM在EPROMPEEPRO跛片技術基礎上發(fā)展起來的快擦寫存儲器PlashMemory和利用鐵電材料的極化方向來存儲數(shù)據(jù)的鐵電讀寫存儲器FRAM隨著新的半導體存儲技術的發(fā)明，各種不同的可現(xiàn)場改寫信息的非易失性存儲器被推上市場，首先是可電擦寫的EEpRoM(EleetrieallyErasablepro-grammableROM)這種存儲器寫人速度比較慢，為T提高寫人速度，把RAMfEEPROM合起來,由RAMffi與其逐位相通的EEPROM成兼有兩者優(yōu)點的非易失性讀寫存儲器NOVRAM(NonvolatileRAM)1.2 發(fā)展迅速的快擦寫存儲器Flash由于快擦寫存儲器不需要存儲電容器

15、，故其集成度更高，制造成本低于DRAM它使用方便，既具有SRAMS寫的靈活性和較快的訪問速度，又具有ROME斷電后可不丟失信息的特點，所以快擦寫存儲器技術發(fā)展迅速，隨著快擦寫存儲器技術的發(fā)展，已開始越來越多地取代EPRO遮中還有一個方面就是固態(tài)盤的未來市場.固態(tài)盤是以大容t非易失性半導體存儲器作為記憶媒體，經(jīng)沒有機械運動部件，比磁盤機和磁帶機更能承受溫度變化、機械展動和沖擊，而且其讀寫速度要比磁盤或磁帶機快幾個數(shù)t級.隨著快擦寫存儲器技術的發(fā)展，容易不斷提高、價格不斷下降，用這種存儲器來構成固態(tài)盤在很多應用領域?qū)〈鷤鹘y(tǒng)的磁盤和磁帶機1.4 非昌失性存儲舒FRAM!想存儲器產(chǎn)品應該是高集成度

16、、快讀寫速度、低成本、具有無限讀寫周期的非易失性存儲器.鐵電讀寫存儲器最有希望成為這種理想的未來存儲器.FRAMK術綜合了DRAMS集成度、低成本和SRAM勺讀寫速度以及EPROMJ非易失性的多種優(yōu)點于一身；它的進一步發(fā)展將會對計算機科學技術產(chǎn)生促進作用.鐵電讀寫存儲器與其他存儲器不同的一點是，其讀操作是破壞性的，同樣也影響壽命，雖然現(xiàn)產(chǎn)品的讀和寫的總壽命周期已達100億次，但是它目前仍然不適于作佑要頻繁進行讀操作的主程序存儲器，而只適于不需要頻繁讀操作而需要經(jīng)常重新寫人更新數(shù)據(jù)的領域.在實驗室已經(jīng)研制出試驗樣品，其可重寫人的次數(shù)已經(jīng)超過1萬億次.進一步的研究希望在未來產(chǎn)品中可無限次讀寫，并隨

17、著對其長期穩(wěn)定性的不斷改進，那就會成為比較理想的存儲器.2.存儲器技術現(xiàn)狀而現(xiàn)如今，存儲器發(fā)展迅速，技術也是與過去有了很大的不同。2.1 嵌入式閃存2014年5月27日，全球領先的閃存存儲解決方案供應商閃迪公司今日面向中國及其他高速增長市場的入門級平板電腦和智能手機發(fā)布一款理想的存儲解決方案一一iNANDStandard嵌入式閃存驅(qū)動器(EFD)。利用最新1丫納米X3NAND閃存解決方案，原始設備制造商(OEM)可快速推出搭載性能可靠的閃迪存儲器的新型入門級數(shù)碼設備。2.2 TTN光存儲器NTT發(fā)表世界首創(chuàng)的光存儲器技術，容量超過100bit,可免除光訊號轉(zhuǎn)換為電子訊號的資料處理動作，有助于未

18、來的發(fā)展高速化，低耗電的資通訊技術。但有魚研發(fā)的光記憶體尺寸偏大，無法收容在一起，所以使用光子晶體素材的光納米共振器結(jié)構，研發(fā)出可收納與晶體內(nèi)的超小型光記憶體，獎光封閉魚裝置中以存儲資訊。2.3 SSD現(xiàn)如今處理器頻率提高了、制程更新了；內(nèi)存頻率提高了；硬盤容量提高了。盡管硬盤在接口方面將PATA變成了SATASCSI變成了SA§垂直記錄技術在容量上有所突破，但仍未能改變硬盤采用磁記錄的方式，存儲系統(tǒng)的瓶頸越來越明顯。為了解決這一瓶頸，各廠商紛紛將SSDB入企業(yè)級和消費級市場。在消費端，目前很多的筆記本都采用SSD乍為標準配置，它不僅具有零噪音、低功耗、響應速度快等特點，還可以延長筆記本電池的續(xù)航時間。SSD全稱是SolidStateDisk,譯成中文是固態(tài)存儲，采用電子存儲介質(zhì)進行數(shù)據(jù)存儲和讀取的一種技術。使用SSD的優(yōu)勢在于：一、速度快SSD具有數(shù)據(jù)存取速度快的特點。根據(jù)相關測試：兩臺電腦在同樣配置的電腦下，搭載SSD的筆記本從開機到出現(xiàn)桌面一共只用了18秒，而搭載傳統(tǒng)硬盤的筆記本總共用了31秒，兩者幾乎有將近一半的差距。二、體積小、便于攜帶在產(chǎn)品外形和尺寸上SSD全可以做到與普通硬盤一致,包括3.5",2.5",1.8"英寸等，甚至可以做得更小。SSD重量方面更輕，與常規(guī)1.8英寸硬盤相比，重量