常見的非易失存儲器簡介

非易失存儲器(Non-Volatile Memory蹬碧,NVM)是一種能夠在斷電后保持存儲數(shù)據(jù)的計算機存儲器专钉。

常見非易失存儲器思維導(dǎo)圖

1 硅片存儲介質(zhì)

硅片存儲介質(zhì)是指采用半導(dǎo)體器件(如NAND Flash等)作為存儲介質(zhì)的存儲設(shè)備您市。

半導(dǎo)體芯片內(nèi)存儲單元中的數(shù)據(jù)由電子器件來存儲和讀取臭猜。

1.1 ROM

ROM(Read-Only Memory瓶珊,只讀存儲器):ROM是最簡單的硅片存儲器夹界,通常在制造時被編程,用于存儲固定的程序或數(shù)據(jù)轩勘。

ROM內(nèi)部的存儲單元通常由晶體管和二極管構(gòu)成筒扒,通過將晶體管的通道切斷或保持通暢的方式來存儲數(shù)據(jù)。

1.2 EPROM

EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory绊寻,可擦寫可編程只讀存儲器):是可擦寫的可編程只讀存儲器霎肯,允許用戶將數(shù)據(jù)寫入其中,并且在需要修改數(shù)據(jù)時可以將其擦除并重新編程榛斯。

EPROM內(nèi)部的存儲單元由晶體管和可控氧化物場效應(yīng)晶體管(MOSFET)構(gòu)成。

EPROM需要通過特殊的EPROM編程器進行編程搂捧,使用紫外線擦除器進行擦除驮俗。

1.3 EEPROM

EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,電可擦寫可編程只讀存儲器):是電可擦除可編程只讀存儲器允跑,與EPROM相似王凑,但允許單獨擦除和編程每個存儲單元搪柑。

EEPROM內(nèi)部的存儲單元由晶體管和電介質(zhì)電容構(gòu)成。EEPROM的擦除和編程可以通過電場實現(xiàn)索烹,因此不需要特殊的擦除器或編程器工碾。

1.4 Flash Memory

Flash Memory(閃存):與EEPROM類似,但是以塊為單位進行擦寫百姓,具有更高的存儲密度和更長的使用壽命渊额。可以用于存儲操作系統(tǒng)垒拢、固件等需要長時間保存的數(shù)據(jù)旬迹。

塊的大小可以根據(jù)具體的存儲器制造商和型號而有所不同,但通常是幾個K字節(jié)或數(shù)十個K字節(jié)求类。

閃存擦除的最小單位稱為“塊(block)”奔垦,存儲單元稱為“頁(page)”,塊由多個頁組成尸疆。

1.4.1 NAND Flash

NAND Flash是一種非常常見的閃存存儲器椿猎,主要用于存儲大量的數(shù)據(jù),如音頻寿弱、視頻犯眠、圖像等。它是一種基于塊存儲的存儲器脖捻,通過內(nèi)部的位線(wordline)和位于單元交叉點的選擇性加電和阻斷來實現(xiàn)讀寫操作阔逼。

NAND Flash將數(shù)據(jù)存儲在一個個塊中,塊中包含多個頁地沮,頁中包含多個扇區(qū)嗜浮,數(shù)據(jù)讀取時需要先進行塊級別的尋址。

1.4.1.1 eMMC

eMMC(embedded MultiMediaCard)是一種嵌入式多媒體卡摩疑,也是一種集成存儲器和控制器的封裝危融,通常被用于嵌入式系統(tǒng)和移動設(shè)備中。

eMMC主要由MMC(MultiMediaCard)控制器和NAND Flash芯片組成雷袋,MMC控制器負(fù)責(zé)控制芯片的讀寫吉殃,數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮鳌?/p>

eMMC將數(shù)據(jù)分成多個塊(block)進行存儲,并采用塊級別的尋址方式進行讀寫楷怒。

1.4.1.2 閃存卡

閃存卡是一種便攜式存儲設(shè)備蛋勺,通常用于相機、手機鸠删、平板電腦等設(shè)備的存儲抱完。常見的閃存卡包括SD卡、MicroSD卡(原名TF卡刃泡,Trans-flashCard)巧娱、CF卡等碉怔。

閃存卡通過閃存控制器將數(shù)據(jù)寫入或讀取NAND閃存芯片。NAND閃存芯片中存儲單元被組織成一個或多個存儲塊禁添,每個塊通常包含多個頁撮胧。閃存控制器負(fù)責(zé)管理閃存塊的擦寫和讀取,以及維護閃存中的文件系統(tǒng)老翘。

1.4.1.3 USB閃存驅(qū)動器

USB閃存驅(qū)動器是一種便攜式存儲設(shè)備芹啥,通常用于傳輸和存儲文件。USB閃存驅(qū)動器通常具有小巧輕便酪捡、容量大叁征、讀寫速度快等特點。

USB閃存驅(qū)動器是一種可插拔式的閃存存儲器逛薇,它采用NAND閃存芯片作為存儲介質(zhì)捺疼,并通過USB接口與計算機進行通信。

USB閃存驅(qū)動器的原理是將數(shù)據(jù)寫入或讀取NAND閃存芯片永罚,并通過USB接口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C啤呼。USB閃存驅(qū)動器中的閃存控制器負(fù)責(zé)管理閃存塊的擦寫和讀取,并將存儲的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為計算機可以識別的文件系統(tǒng)格式呢袱。

1.4.1.4 固態(tài)硬盤

固態(tài)硬盤(Solid State Drive官扣,SSD)是一種使用閃存芯片作為存儲介質(zhì)的硬盤,它采用NAND閃存芯片作為存儲介質(zhì)羞福,并通過SATA或PCIe接口與計算機進行通信惕蹄。

固態(tài)硬盤的原理是將數(shù)據(jù)寫入或讀取NAND閃存芯片,并通過SATA或PCIe接口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C治专。

固態(tài)硬盤中的控制器負(fù)責(zé)管理閃存塊的擦寫和讀取卖陵,并將存儲的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為計算機可以識別的文件系統(tǒng)格式。

此外张峰,固態(tài)硬盤還包括高速緩存泪蔫、DRAM等組件,以提供更快的數(shù)據(jù)訪問速度和更好的性能喘批。

1.4.4 NOR Flash

NOR Flash是一種快速撩荣、隨機讀寫的閃存存儲器,主要用于存儲程序代碼饶深、固件等需要快速讀取的數(shù)據(jù)餐曹。

NOR Flash采用類似于傳統(tǒng)ROM的尋址方式,可以隨機讀寫單獨的存儲單元敌厘,因此讀取速度比NAND Flash快台猴。NOR Flash的原理是將數(shù)據(jù)存儲在一個個存儲單元中,每個存儲單元都有獨立的地址,數(shù)據(jù)讀取時可以直接進行單元級別的尋址卿吐。

1.4.4.1 QSPI Flash

QSPI Flash(Quad SPI Flash)是一種串行外部閃存,采用了NOR閃存作為其存儲介質(zhì)锋华。具體來說嗡官,QSPI Flash內(nèi)部包含了一個控制器和一個或多個NOR閃存芯片,控制器通過SPI接口與主機之間進行通信毯焕。

QSPI Flash將數(shù)據(jù)按頁(page)進行存儲衍腥,每頁包含多個扇區(qū)(sector),數(shù)據(jù)讀取時通過SPI總線進行傳輸纳猫。

1.4.4.2 其他NOR Flash存儲器

其他使用Nor Flash存儲器技術(shù)的存儲器包括Parallel NOR Flash婆咸、SPI NOR Flash和XIP Flash等。

2 磁盤存儲介質(zhì)

磁盤存儲介質(zhì)是指采用磁性材料作為存儲介質(zhì)的存儲設(shè)備芜辕,如硬盤尚骄、軟盤等。

將磁性材料分成若干個小的磁區(qū)域侵续,通過磁頭在磁盤表面的掃描和改變磁區(qū)域的磁化方向倔丈,實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的讀取和寫入。

2.1 軟盤

軟盤(Floppy Disk)是一種磁盤存儲介質(zhì)状蜗,通常使用塑料外殼保護需五,內(nèi)部有一個由磁性物質(zhì)制成的薄片,分成多個磁道和扇區(qū)轧坎。

軟盤的容量一般較小宏邮,常見的有1.44MB、720KB等缸血。

軟盤的讀寫速度較慢蜜氨,一般只能達到幾十KB/s的速度。

2.2 機械硬盤

機械硬盤(Hard Disk Drive属百,HDD)是一種磁盤存儲介質(zhì)记劝,通常由多個金屬碟片組成,每個碟片都有兩個磁頭來讀寫數(shù)據(jù)族扰,碟片上有多個磁道和扇區(qū)厌丑,數(shù)據(jù)存儲在扇區(qū)內(nèi)。

機械硬盤的容量通常較大渔呵,常見的容量有1TB怒竿、2TB、4TB等扩氢。

機械硬盤的讀寫速度通常比軟盤快得多耕驰,一般能夠達到幾百MB/s的速度。

3 光學(xué)存儲介質(zhì)

光學(xué)存儲介質(zhì)(Optical Storage)是指采用激光技術(shù)進行數(shù)據(jù)存儲和讀取的存儲設(shè)備录豺,如光盤朦肘、DVD饭弓、藍光光盤等。

將信息轉(zhuǎn)換為微小的凹坑和平臺等結(jié)構(gòu)媒抠,激光讀寫頭在光盤表面掃描時弟断,通過反射和衍射信號的強度變化來讀取數(shù)據(jù)。

  1. CD-ROM(Compact Disc Read-Only Memory):只讀光盤趴生,容量通常為700MB阀趴。
  2. CD-R(Compact Disc Recordable):一次性寫入型光盤,用戶只能寫入數(shù)據(jù)一次苍匆,容量通常為700MB刘急。
  3. CD-RW(Compact Disc ReWritable):可重寫光盤,用戶可以多次寫入和擦除數(shù)據(jù)浸踩,容量通常為700MB叔汁。
  4. DVD-ROM(Digital Versatile Disc Read-Only Memory):只讀光盤,容量通常為4.7GB或8.5GB民轴。
  5. DVD-R(Digital Versatile Disc Recordable):一次性寫入型光盤攻柠,容量通常為4.7GB或8.5GB。
  6. DVD-RW(Digital Versatile Disc ReWritable):可重寫光盤后裸,用戶可以多次寫入和擦除數(shù)據(jù)瑰钮,容量通常為4.7GB或8.5GB。
  7. Blu-ray Disc(BD):高清晰度光盤微驶,容量通常為25GB或50GB浪谴,用于存儲高清電影和游戲等數(shù)據(jù)。
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