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内存和SSD的区别 终于搞懂了

原标题:内存和SSD的区别 终于搞懂了

1、手机/电脑的内存和存储

如今,随着手机的不断推广和普及,电脑时代的辉煌已经被掩盖。许多新一代用户对手机的存储感到困惑,所以我们经常遇到Q:你的手机内存有多大?A:128GB其实我们也相信提问者只是想知道手机存储容量的大小,回答者已经按照约定的惯例回答了问题。

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根据计算机组成原理分析:手机和计算机没有本质区别。主体结构仍然是输入设备、存储器、计算机、控制器和输出设备。至于外围的存储设备,它实际上只是一个辅助设备,所以它被称为辅助存储器。因为人们对结果有更多的需求,它已经成为人们似乎看得见的最重要组成部分——存储。

计算机的组成原理介绍了计算机的存储器:存储器是存储程序和数据的组成部分。对于计算机来说,只有有了存储器,才能有记忆功能,保证正常工作。存储器有很多种。根据其用途,可分为主存储器和辅助存储器。主存储器也被称为内存,如硬盘SSD等都是辅助存储器。

在网络上应用这样一个关于内存和存储的定义,你可能永远不会混淆:你吃花生CPU在处理数据时,硬盘容量是你的口袋大小(你能放多少花生),内存大小是你手的大小(你一次能抓多少)。

如今,手机和电脑内存都被使用了DRAM存储技术。DRAM(Dynamic Random Access Memory),即动态随机访问存储器,最常见的系统内存。DRAM数据只能保持很短的时间。为保持数据,DRAM使用电容器存储,因此必须定期刷新(refresh)如果存储单元不刷新一次,存储的信息就会丢失。

至于存储,主要有两种技术:HDD(Hard Disc Drive)和NAND Flash,关于HDD这里就不多介绍了。NAND Flash全名为Flash Memory,属于非易失性存储设备(Non-volatile Memory Device),Flash内部存储是MOSFET,有一扇悬浮门(Floating Gate),是真正存储数据的单元。

数据在Flash电荷用于内存单元(electrical charge) 形式存储的。存储电荷的多少,取决于图中的外部门(external gate)施加的电压控制电荷是冲入存储单元还是释放电荷。数据显示,存储的电荷电压是否超过特定阈值Vth来表示。

对于数据表示,单个存储单元中存储电荷的电压和特定阈值电压Vth,假如大于此Vth值是指1,相反,小于Vth,对nand Flash数据写入1是控制External Gate充电,使储存的电荷足够,超过阈值Vth,就表示1了。写入0就是放电,电荷减少到小于Vth,就表示0了。

2、DRAM和NAND的单位

从以上存储原理可以看出,DRAM和NAND实际上,存储单位是b,那为什么储存产品的容量通常用B标记呢?储存产品的颗粒容量用B标记?

以DRAM以内存颗粒为例,其存储组织结构为深度(Depth)加上位宽(Width),以下是美光官方内存颗粒文档的分析,如编号MT40A1G16HBA-083E内存颗粒,其深度(Depth)和位宽(Width)分别为1Gb和16,容量明显为16Gb,我们可能会更好地理解内存颗粒的容量。

我们把MT40A1G16HBA-083E这个国家有16个城市,每个城市有1024x1024x1024(1G=1024M,1M=1024K,1K=1024)一个家庭,那么这个国家总共会有16个x1024x1024x1024个家庭,如果每个城市都有一个城门,每次只能放一个家庭,所以这个国家每次只能释放16个家庭。

现在不管是桌面PC或者手机已经基本进入64bit在这个时代,处理器每次吞吐数据的单位是64个,也就是说,处理器每次需要调动64个家庭,那么该怎么办呢?因此,我们将多个国家联合起来,对于一个拥有16个城市的国家来说,只有4个国家能够满足处理器的需求。但是,如果一些小国只有4个或8个城市,一次需要16个国家或8个国家来满足需求。

现在再来说说为什么DRAM或者NAND存储颗粒不适用于B,而是用B标记?事实上,对计算机原理略知一二的用户应该知道,现有的计算机系统结构B(Byte)表示字节,而b(bit)表示1个位。

对于单纯1个bit对于0或1,计算机识别是是或非,无数的0或1组织计算机不知道这意味着什么?数据应该如何对应于计算机的0或1?ACSII编码,每个字母或符号对应一个ACSII编码,使现实世界的语言与计算机完全对接。

ACSII编码规定每个符号占用的大小为8bit,简称字节(Byte),在存储方面,一个字节是基本单位,因此存储文件Byte是最小单位。但不管是不是。DRAM还是NAND由于对接计算机甚至非计算机设备,其产品的存储单位属性不一定是Byte,所以依然为bit标注。

此外,在网络带宽等数据流中,USB带宽、PCI-E带宽,我们会发现B是单位,因为数据传输是以通道流的形式,就像上面的例子一样,一个家庭只能一次释放。在数据传输过程中,为了确保数据的安全,还会添加一些验证数据,例如USB 3.0就采用了8b/10b编码方法(每传输8bit需要添加数据2bit如果此时再次使用验证数据)Byte作为单位,章法明显混乱,不合时宜。

3、SLC、MLC、TLC NAND的区别

对于基于NAND对于存储技术设备,无论是U盘还是U盘SSD,甚至是SD卡,会涉及到问题成本,所以产品设计从SLC转变到MLC,再到TLC,甚至QLC后续也会出来,所以SLC、MLC、TLC对用户有什么影响?

SLC--SLC英文全称(Single Level Cell——SLC)即单层存储

SLC技术特点是浮动闸极和源极中的氧化膜较薄。写入数据时,可以通过加压浮动闸极的电荷,然后通过源极消除存储的电荷。这样,可以存储一个信息单元,可以提供快速的程序编程和读取,但该技术受到限制Silicon efficiency的问题,必须采用更先进的工艺强化技术(Process enhancements),向上提升SLC制程技术。

MLC--MLC英文全称(Multi Level Cell——MLC)即多层存储

英特尔(Intel)1997年9月首次成功开发MLC,其功能是将两个单位的信息存储在一个中Floating Gate(电荷存储在闪存储单元中),然后使用不同的电位(Level)通过内存储存的电压控制,准确读写电荷。MLC通过使用大量的电压等级,每次 个单元储存两位数据,数据密度比较大。SLC架构为0和1两个值,MLC因此,架构可以一次储存4个以上的值,MLC结构具有较好的存储密度。

TLC--TLC英文全称(Trinary-Level Cell)即三层存储

TLC即3bit per cell,每个单元可以存储比MLC多1/2的数据,共8个充电值,访问时间较长,传输速度较慢。TLC优势价格便宜,每百万字节生产成本最低,但寿命短,擦写寿命约1000次。

就像上面的介绍一样,从SLC到MLC再到TLC,cell对电压的精确控制更高,直接导致TLC寿命下降到只有1000次PE,而对应的SLC和MLC分别为10000 与3000相比,TLC耐久性显著下降。

TLC另一个缺点是数据的读写效率SLC时代,1个cell读一次/写一次bit,到MLC每次每次都需要读写bit,而到TLC时代上升到3bit,显然,由于工艺和主控的不断升级,电压控制程序的性能复杂性会变慢。TLC已经可以追平了MLC产品。

不过TLC耐久性硬伤不能在短时间内有效解决。TLC通过增加存储设备的容量,可以平衡磨损,变相演唱产品的使用寿命。

文章来源:中关村在线返回搜狐查看更多信息

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标签: 固态电容长时间使用会容量增加吗

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