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，用來存放程序和數據。計算 機中的全部信息，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。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：斷電后數據會丟失的易失性 存儲器和斷電后數據不會丟

2、失的非易失性存儲器。過去都可以隨機讀寫信息的易失性存儲器稱為RAM(Randoo Aeeess Memory)根據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 SR AM(St ate RAM)和動態(tài)讀寫存 儲器DRAM(DynamieRAM);而過去的非易失控存儲器都是只讀存儲 RoM(Readon- y Memo-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、技術和結構的存儲器.傳統(tǒng)的非 易失性存儲器根據寫人方法和可寫人的次數的不同，又可分成掩模只讀存儲器 MROM(Mask ROM廠次性編程的 O

3、TPROM(one Time Programmable ROMH用縈 外線擦除可多次編程的 Uv EPROM(Utravio-let ErasableProgrammable ROM).過 去的OTPROM?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 不能對產品進行編程性檢側，所以產品交付用戶后，經常在編程時才會發(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PROMF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

4、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，一次性制造，在元件正常 工作的情況下，其中的代碼與數據將永久保存，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據，如微機的監(jiān)控程序、BIOS(基本輸入/輸出系統(tǒng)Basic Input/Output System)、匯編程序、用戶程序、數據表格等。根據編程方法不同，ROMT分為以下五種：1、掩碼式只讀存儲器，這類ROM 在制造過程中，其中的數據已經事先確定了，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。 2、可一次性編程只讀存儲器（PROM,為了使用戶能夠根據自己的需要來寫 RO

5、M廠家生產了一種PROM允 許用戶對其進行一次編程寫入數據或程序。一旦編程之后，信息就永久性地固定下來。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RO岫存，寫入前必須先把里面的內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（EEPROM,功能與EPROW樣，不同之 處是清除數據的方式。另外它還可以用電信號進行數據寫入。5、快閃存儲器（Flash Memory）,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

6、此，一般都用 RAMfe 存放當前正在運行的程序和數據，并且隨時可以對存放在里面的數據進行修改和 存取。而面對CPU勺高速發(fā)展，內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乍為內存。于是，就有了 RAM勺發(fā)展歷史。2.2 隨機存儲器RAMT分為SRAMStatic RAM靜態(tài)隨機存取存儲器） 和DRAMDynamic RAM 動態(tài)隨機存取存儲器）。SRAM1經是一種主要的內存，它以6顆電子管組成一 位存儲單元，以雙穩(wěn)態(tài)電路形式存儲數據，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，不過由于它結構復雜，內

7、部需要使用更多的晶體管構 成寄存器以保存數據，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SRAMS在比主內存小的多的高速緩存上。而DRAM勺結構相比之下要簡 單的多，其基本結構是一個電子管和一個電容，具有結構簡單、集成度高、功耗 低、生產成本低等優(yōu)點，適合制造大容量存儲器，所以現(xiàn)在我們用的內存大多是 由DRAMfe成的。但是，由于是DRAM1每個內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，否則數據會丟失。3 .內存的發(fā)展內存是以一塊塊的IC （集成電路）焊接到主板上的，然而，這樣做對于后 期維護產生

8、了很多問題，十分不方便。于是，內存條的概念出現(xiàn)了。3.1 FP DRAM在80286主板剛推出的時候，內存條采用了 SIMM （Single In-line Memory Modules,單邊接觸內存模組）接口。其在 80286處理器上是30pin SIMM內存， 隨后，到了 386, 486時期，由于CPUE經向16bit發(fā)展，30pin SIMM內存無法 滿足需求，其較低的內存帶寬已經成為急待解決的瓶頸，因此就出現(xiàn)了70pinSIMM內存。72線的SIMM內存引進了一個FP DRAM（快頁內存）,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

9、由于FP DRAMS用同一電路來存取數據，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，所以當訪問某一頁面時，切換到另一頁面會占用CPL外的時 鐘周期。3.2 FPM DRAM486時期普遍應用的內存是 FPM DRAMFast Page Mode DRAM 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的數據時，必須送出行地址和列地址各一次才能讀寫數據。而 FRM DRA混觸發(fā) 了行地址后，如果CPUB要的地址在同一行內，則可以連續(xù)輸出列地址而不必再 輸出行地址了。由于一

10、般的程序和數據在內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據，從而大大提高讀取速度。3.3 EDO DRAM繼 FPM-后，出現(xiàn)的一種存儲器 EDO DRAMExtended Date Out RAM , 外擴充數據模式存儲器）內存開始盛行。EDO-RA環(huán)需要像FPM DRA那樣在存 取每一 BIT數據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據，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 了擴展數據輸出內存與傳輸內存兩個存儲周期之間的時間問隔，在把數據發(fā)送給CPU勺同時去訪問下一個頁面，故而速度要比普通DRA瞅1

11、530%3.4 SDRAM自Intel Celeron 系列以及AMD KM理器以及相關的主板芯片組推出后， EDO DRAM存性能再也無法滿足需要了，內存技術必須徹底得到個革新才能滿 足新一代CP邸構的需求，此時內存開始進入 SDRAMNto SDRAMSynchronous DRAM同步動態(tài)隨機存取存儲器），是一種與CPU現(xiàn)外頻Clock同步的內存模 式。所謂clock同步是指內存能夠與CPM步存取資料，這樣可以取消等待周期， 減少數據傳輸的延遲，因此可提升計算機的性能和效率。SDRAMJ存有PC66M范，PC100ttt范，PC133規(guī)范，甚至為超頻需求，又提供了 PC150 PC166

12、規(guī)范的 內存。3.5 Rambus DRAMIntel與Rambus司聯(lián)合開始在 PC市場推廣Rambus DRAM1存。與SDRAM 不同的是，RDRA陳用了新一代高速簡單內存架構，基于一種類 RISC （Reduced Instruction Set Computing ,精簡指令集計算機）理論，這個理論可以減少數 據的復雜性，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 DDR SDRAMDDR SDRAMDouble Data Rate 二倍速率同步動態(tài)隨機存取存儲器)，可說 是SDRAMJ升級版本，DDR&時鐘信號上升沿與下降沿各傳輸一次數據，這使得

13、DDR勺數據傳輸速度為傳統(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)SDRAM1同，僅在時鐘上升沿 傳輸。DD時存有DDR266范,DDR33覬范,DDR40覦范及DDR53覲范等。3.7 DDR2DDR2 SDRAM由JEDEGS行開發(fā)的新生代內在技術標準，它與上一代 DDR 內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 數據傳輸的基本方式，但 DDR也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：更高的外部數據傳輸率，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

14、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R OM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EEPROMU用鋰電池作為數據保持后備電源的一體化非易失性靜態(tài)讀寫存儲 器NVSRAM在EPRO肺EEPROM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據的鐵電讀寫存儲器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 EEp RoM(Eleetrieally Erasa blepro-gramm

15、able ROM)這種存儲器寫人速度比較慢，為T提高寫人速度，把RAMf EEPROM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(Non volatile RAM)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， 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ROMS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EPROMS 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

16、為記憶媒體，經沒有機械運動部件，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 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 多應用領域將會取代傳統(tǒng)的磁盤和磁帶機1.4 非昌失性存儲舒FRAM!想存儲器產品應該是高集成度、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.FRAMft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 技術產生促進作用.鐵電讀寫存儲器與其他存

17、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 讀操作而需要經常重新寫人更新數據的領域.在實驗室已經研制出試驗樣品，其 可重寫人的次數已經超過1萬億次.進一步的研究希望在未來產品中可無限次讀 寫，并隨著對其長期穩(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

18、機發(fā)布一款理想的存儲解決方案一一iNANDStandard嵌入式閃存驅動器（EFD）。利用最新1Y納米X3 NAND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 ,可免除光訊號轉換為電子訊號的資料處理動作，有助于未來的發(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構，研發(fā)出可收納與晶體內的超小型光記憶體，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 SATA SCSI變成了 SAS垂直記錄技術在容量上有所突破，但仍 未能改變硬