存儲(chǔ)器的發(fā)展與技術(shù)現(xiàn)狀

1、存儲(chǔ)器的發(fā)展史及技術(shù)現(xiàn)狀20122352蔡文杰計(jì)科3班1 .存儲(chǔ)器發(fā)展歷史1.1 存儲(chǔ)器簡介存儲(chǔ)器(Memory是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的記憶設(shè)備，用來存放程序和數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)中的全部信息，包括輸入的原始數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)程序、中間運(yùn)行結(jié)果和最終運(yùn)行結(jié)果都保存在存儲(chǔ)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(tái)計(jì)算機(jī)問世以來，計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)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(dǎo)體存儲(chǔ)器，磁盤，光盤，納米存儲(chǔ)等，無不體現(xiàn)著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展。1.2 存儲(chǔ)器的傳統(tǒng)分類從使用角度看，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器可以分成兩大類：斷電后數(shù)據(jù)會(huì)丟失的易失性存儲(chǔ)器和斷電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失的非易失性存

2、儲(chǔ)器。過去都可以隨機(jī)讀寫信息的易失性存儲(chǔ)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(dòng)態(tài)之分，分別稱為靜態(tài)讀寫存儲(chǔ)器SRAM(StateRAM)和動(dòng)態(tài)讀寫存儲(chǔ)器DRAM(DynamieRAM刖過去的非易失控存儲(chǔ)器都是只讀存儲(chǔ)RoM(Readon-yMemo-ry),這種存儲(chǔ)器只能脫機(jī)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(chǔ)器包含各種不同原理、技術(shù)和結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器.傳統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)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(chǔ)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(duì)產(chǎn)品進(jìn)行編程性檢側(cè)，所以產(chǎn)品交付用戶后，經(jīng)常在編程時(shí)才會(huì)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(yùn)行.故雙極性熔絲式PROMT品的可彳S度不高.2 .半導(dǎo)體存儲(chǔ)器由于對(duì)運(yùn)行速度的要求，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的內(nèi)存儲(chǔ)器多采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器包括只讀存儲(chǔ)器(ROM和隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器(RAM兩大類。2.1 只讀存儲(chǔ)器ROM1線路最簡單的半導(dǎo)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(jìn)行修改。一般地，只讀存儲(chǔ)器用來存放固定的程序和數(shù)據(jù)，如微機(jī)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(chǔ)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(diǎn)是可靠性高，價(jià)格便宜，適宜批量生產(chǎn)。2、可一次性編程只讀存儲(chǔ)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(duì)其進(jìn)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(chǔ)器（EPROM,這是一種具有可擦除功能，擦除后即可進(jìn)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(chǔ)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(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入。5、快閃存儲(chǔ)器（FlashMemory）,是在EEPROM基礎(chǔ)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(dāng)前正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)，并且隨時(shí)可以對(duì)存放在里面的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改和

6、存取。而面對(duì)CPU勺高速發(fā)展，內(nèi)存的速度使得高速運(yùn)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(shù)，使用更先進(jìn)的RAM乍為內(nèi)存。于是，就有了RAM勺發(fā)展歷史。2.2 隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM分為SRAM（StaticRAM,靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）和DRAMDynamicRAM動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)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(chǔ)單元，以雙穩(wěn)態(tài)電路形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，因此不斷電時(shí)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(gòu)復(fù)雜，內(nèi)部需要使用更多的晶體管構(gòu)成寄存器以保存數(shù)據(jù)，所以它采用的硅片面積相當(dāng)大，制造成本也相當(dāng)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(gòu)相比之下要簡單的多，其基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)電子管和一個(gè)電容，具有結(jié)構(gòu)簡單、集成度高、功耗低、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，適合制造大容量存儲(chǔ)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(gè)內(nèi)存位作為一個(gè)電荷保存在位存儲(chǔ)單元中，用電容的充放電來做儲(chǔ)存動(dòng)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(huì)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(duì)于后期維護(hù)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(shí)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(shí)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(jìn)了一個(gè)FPDRAM（快頁內(nèi)存），因?yàn)镈RAM!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(dá)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(shí)間有一定的時(shí)間間隔，這導(dǎo)致了它的存取速度并不是很快。另外，在DRAW,由于存儲(chǔ)地址空間是按頁排列的，所以當(dāng)

9、訪問某一頁面時(shí)，切換到另一頁面會(huì)占用CPU®外的時(shí)鐘周期。3.2 FPMDRAM486時(shí)期普遍應(yīng)用的內(nèi)存是FPMDRAMFastPageModeDRAM快速頁切換模式動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器），這是改良版的DRAM傳統(tǒng)的DRAMfc存取一個(gè)BIT的數(shù)據(jù)時(shí)，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(chǔ)器EDODR

10、AMExtendedDateOutRAM,外擴(kuò)充數(shù)據(jù)模式存儲(chǔ)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(shí)必須輸出行地址和列地址并使其穩(wěn)定一段時(shí)間，然后才能讀寫有效的數(shù)據(jù)，而下一個(gè)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(kuò)展數(shù)據(jù)輸出內(nèi)存與傳輸內(nèi)存兩個(gè)存儲(chǔ)周期之間的時(shí)間問隔，在把數(shù)據(jù)發(fā)送給CPU的同時(shí)去訪問下一個(gè)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(guān)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(shù)必須徹底得到個(gè)革新才能滿足新一代CPU構(gòu)的需求

11、，此時(shí)內(nèi)存開始進(jìn)入SDRAMWtoSDRASynchronousDRAM同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)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(gòu)，基于一種類RISC（ReducedIn

12、structionSetComputing,精簡指令集計(jì)算機(jī)）理論，這個(gè)理論可以減少數(shù)據(jù)的復(fù)雜性，使得整個(gè)系統(tǒng)性能得到提高。盡管RDRA混時(shí)鐘頻率上有了突破性的進(jìn)展。3.6 DDRSDRAMDDRSDRAMDoubleDataRate二倍速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)，可說是SDRAM的升級(jí)版本，DDRS時(shí)鐘信號(hào)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(hào)，因此并不會(huì)造成能耗增加。至于定址與控制信號(hào)則與傳統(tǒng)SDRAMI同，僅在時(shí)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它與上一代DD時(shí)存技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最大的不同就是，雖然同是采用了在時(shí)鐘的上升/下降延同時(shí)進(jìn)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(shí)存預(yù)讀取能力。3.8 DDR3DDR3勺特點(diǎn)有：更高的外部數(shù)據(jù)傳輸率，更先進(jìn)的地址/命令與控制總線的拓樸架構(gòu)，在保證性能的同時(shí)將能耗進(jìn)一步降低。3.9 可現(xiàn)場改寫的非易失性存儲(chǔ)器在存儲(chǔ)器市場上非ROM型可現(xiàn)場改寫的非易失性存儲(chǔ)器的需求增長速度最快，這些芯片技術(shù)正在迅速地改變著存儲(chǔ)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(chǔ)器N

14、VSRAM在EPROMPEEPRO跛片技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的快擦寫存儲(chǔ)器PlashMemory和利用鐵電材料的極化方向來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的鐵電讀寫存儲(chǔ)器FRAM隨著新的半導(dǎo)體存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)明，各種不同的可現(xiàn)場改寫信息的非易失性存儲(chǔ)器被推上市場，首先是可電擦寫的EEpRoM(EleetrieallyErasablepro-grammableROM)這種存儲(chǔ)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(diǎn)的非易失性讀寫存儲(chǔ)器NOVRAM(NonvolatileRAM)1.2 發(fā)展迅速的快擦寫存儲(chǔ)器Flash由于快擦寫存儲(chǔ)器不需要存儲(chǔ)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(diǎn)，所以快擦寫存儲(chǔ)器技術(shù)發(fā)展迅速，隨著快擦寫存儲(chǔ)器技術(shù)的發(fā)展，已開始越來越多地取代EPRO遮中還有一個(gè)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(dǎo)體存儲(chǔ)器作為記憶媒體，經(jīng)沒有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，比磁盤機(jī)和磁帶機(jī)更能承受溫度變化、機(jī)械展動(dòng)和沖擊，而且其讀寫速度要比磁盤或磁帶機(jī)快幾個(gè)數(shù)t級(jí).隨著快擦寫存儲(chǔ)器技術(shù)的發(fā)展，容易不斷提高、價(jià)格不斷下降，用這種存儲(chǔ)器來構(gòu)成固態(tài)盤在很多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)取代傳統(tǒng)的磁盤和磁帶機(jī)1.4 非昌失性存儲(chǔ)舒FRAM!想存儲(chǔ)器產(chǎn)品應(yīng)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(chǔ)器.鐵電讀寫存儲(chǔ)器最有希望成為這種理想的未來存儲(chǔ)器.FRAMK術(shù)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(diǎn)于一身；它的進(jìn)一步發(fā)展將會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生促進(jìn)作用.鐵電讀寫存儲(chǔ)器與其他存儲(chǔ)器不同的一點(diǎn)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(dá)100億次，但是它目前仍然不適于作佑要頻繁進(jìn)行讀操作的主程序存儲(chǔ)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(lǐng)域.在實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)研制出試驗(yàn)樣品，其可重寫人的次數(shù)已經(jīng)超過1萬億次.進(jìn)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(duì)其長期穩(wěn)定性的不斷改進(jìn)，那就會(huì)成為比較理想的存儲(chǔ)器.2.存儲(chǔ)器技術(shù)現(xiàn)狀而現(xiàn)如今，存儲(chǔ)器發(fā)展迅速，技術(shù)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(lǐng)先的閃存存儲(chǔ)解決方案供應(yīng)商閃迪公司今日面向中國及其他高速增長市場的入門級(jí)平板電腦和智能手機(jī)發(fā)布一款理想的存儲(chǔ)解決方案一一iNANDStandard嵌入式閃存驅(qū)動(dòng)器(EFD)。利用最新1丫納米X3NAND閃存解決方案，原始設(shè)備制造商(OEM)可快速推出搭載性能可靠的閃迪存儲(chǔ)器的新型入門級(jí)數(shù)碼設(shè)備。2.2 TTN光存儲(chǔ)器NTT發(fā)表世界首創(chuàng)的光存儲(chǔ)器技術(shù)，容量超過100bit,可免除光訊號(hào)轉(zhuǎn)換為電子訊號(hào)的資料處理動(dòng)作，有助于未

18、來的發(fā)展高速化，低耗電的資通訊技術(shù)。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(gòu)，研發(fā)出可收納與晶體內(nèi)的超小型光記憶體，獎(jiǎng)光封閉魚裝置中以存儲(chǔ)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(shù)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(chǔ)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(jí)和消費(fèi)級(jí)市場。在消費(fèi)端，目前很多的筆記本都采用SSD乍為標(biāo)準(zhǔn)配置，它不僅具有零噪音、低功耗、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，還可以延長筆記本電池的續(xù)航時(shí)間。SSD全稱是SolidStateDisk,譯成中文是固態(tài)存儲(chǔ)，采用電子存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和讀取的一種技術(shù)。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(diǎn)。根據(jù)相關(guān)測試：兩臺(tái)電腦在同樣配置的電腦下，搭載SSD的筆記本從開機(jī)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