外部存储器概要.ppt

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1、第七章外部存储器硬盘U盘光盘储存系统计算机硬件技术基础计算机存储器系统和内存相比，外存的特点：容量大(单位容量成本低)、具有非易失性、寻址和访问速度慢、存储体可更换等。计算机存储系统内存外存磁存储器光存储器磁盘磁带软磁盘硬磁盘其他磁盘存储器CDDVDDVD-R….VCDCD-R….半导体存储器Flash电子盘外部存储器概述7.1闪存系统7.1.1闪存的基本类型闪存从EEPROM技术发展而来。优点：快速存储，永久存储，可利用现有的半导体工艺生产。缺点：读写速度较DRAM慢，而且擦写次数有极限。读写特性：闪存以区块为单位进行数据擦除和写入，区块大小为8KB

2、~128KB。7.1闪存系统7.1.1闪存的基本类型NOR（异或）型闪存：由Intel和AMD公司主导，用于程序储存和运行。NOR闪存可随机读，但写操作按“块”进行。NOR闪存适合于频繁随机读操作，并直接在闪存内运行。如BIOS芯片，手机存储芯片，交换机、路由器中的存储器等。手机是NOR闪存应用的大户。7.1闪存系统7.1.1闪存的基本类型NAND（与非）型闪存：大部分专利权掌握在东芝、三星、SanDisk等公司。NAND闪存采用地址线和数据线复用技术。NAND闪存小数据块操作速度慢，而大数据块速度快。NAND闪存主要用来存储资料，如U盘、数码存储卡、

3、固态硬盘等。7.1闪存系统7.1.2闪存存储单元工作原理闪存采用单晶体管设计，无需存储电容。闪存SLC（单级储存单元）结构：在1个存储单元存储1位数据。闪存MLC（多级储存单元）结构：在1个存储单元中存储2位数据。7.1闪存系统7.1.2闪存存储单元工作原理MLC通过不同级别的内部电压，在1个存储单元中记录2组位信息（00、01、11、10）。MLC的记录密度比SLC提高了1倍。但是，MLC电压变化频繁，使用寿命远低于SLC，MLC只能承受约1万次的擦写。MLC需要更长的读写时间，SLC比MLC要快3倍以上。7.1闪存系统7.1.2闪存存储单元工作原理

4、NAND闪存和NOR闪存都采用MOS晶体管作为基本存储单元，不同的是构成存储阵列时，采用了不同的技术方式。NAND闪存采用“与非”方式构成存储阵列；NOR闪存采用“异或”方式构成储存阵列。7.1闪存系统7.1.2闪存存储单元工作原理闪存通过在浮空栅极上放置电子和清除电子来表示数据，浮空栅极中有电子时为“0”，无电子时为“1”。7.1闪存系统7.1.3NOR闪存结构与性能NOR闪存电路特点：NOR闪存有独立的数据总线和地址总线，能快速随机读取数据。NOR闪存写入数据前，必须先将目标块内所有位都写为0（擦除操作）。NOR闪存可以单字节写入，但不能单字节擦除

5、。NOR闪存传输效率很高，适合存储程序代码，对大型数据文件应用显得力不从心。7.1闪存系统7.1.4NAND闪存结构与性能NAND闪存接口位宽为8位或16位。如韩国现代HY27UK08BGFM闪存芯片：总容量为4GB，页面大小为（2KB+64B），8个I/O接口每次可以传输（2KB+64B）×8=16.5KB数据。NAND闪存采用地址/数据总线复用技术，大容量闪存一般采用32位地址总线。7.1闪存系统7.1.4NAND闪存结构与性能NAND闪存的一个重要特点是闪存芯片容量越大，寻址时间越长。7.1闪存系统7.1.4NAND闪存结构与性能NAND闪存芯片

6、技术参数技术指标技术参数技术指标技术参数芯片型号HY27UK08BGFM页随机存取时间25μs（最大）存储容量4GB（4G×8bit）页顺序存取时间30ns（最小）接口位宽8bit页编程时间（写）200μm页尺寸(2KB+64B)字节快速块擦除时间2ms块尺寸(128KB+4KB)字节写/擦除次数10万次阵列大小(2KB+64B)字节×64页×16384块*数据保存时间10年工作电压2.7V~3.6V芯片封装48脚TSOP17.1闪存系统7.1.4NAND闪存结构与性能各种非易失性半导体存储器技术比较技术指标FlashNVSRAMMRAMFRAMOUM

7、DRAM非易失性具备具备具备具备具备不具备读速度中等快快快快中等写速度慢快快快快中等随机存取不支持支持支持支持支持支持写入次数106无限101210121012无限芯片密度高低高中等高中等读特性非破坏非破坏非破坏破坏非破坏破坏耗电量中等低中等低中等高市场应用主流成熟研发中小量应用研发中主流7.1闪存系统7.1.5NVSRAM闪存结构与性能NVSRAM采用SAM芯片加电池的结构形式，这种设计方案在主板的CMOS（BIOS参数设置芯片）设置电路中广泛应用。7.1闪存系统7.1.6MRAM闪存结构与性能MRAM利用电阻随磁化方向变化记录数据，并通过隧道效应扩

8、大电阻值的差别。MRAM耗电量低，而且具有高速写入和读取性能，擦写次数无限制，而且具有存储数据