對于存儲器,大家都有所了解,比如我們每天使用的手機內(nèi)就具備存儲器。為增進大家對存儲器的認識,本文將對只讀存儲器的種類予以介紹,并對相變存儲器、存儲器生命周期、技術(shù)進行對比。如果你對存儲器相關(guān)內(nèi)容具有興趣,不妨繼續(xù)往下閱讀哦。
一、只讀存儲器種類
(一)ROM
只讀內(nèi)存(Read-Only Memory)是一種只能讀取資料的內(nèi)存。在制造過程中,將資料以一特制光罩(mask)燒錄于線路中,其資料內(nèi)容在寫入后就不能更改,所以有時又稱為“光罩式只讀內(nèi)存”(mask ROM)。此內(nèi)存的制造成本較低,常用于電腦中的開機啟動。
(二)可編程只讀存儲器
可編程只讀存儲器(英文:Programmable ROM,簡稱:PROM)一般可編程一次。PROM存儲器出廠時各個存儲單元皆為1,或皆為0。用戶使用時,再使用編程的方法使PROM存儲所需要的數(shù)據(jù)。
PROM需要用電和光照的方法來編寫與存放的程序和信息。但僅僅只能編寫一次,第一次寫入的信息就被永久性地保存起來。例如,雙極性PROM有兩種結(jié)構(gòu):一種是熔絲燒斷型,一種是PN結(jié)擊穿型。它們只能進行一次性改寫,一旦編程完畢,其內(nèi)容便是永久性的。由于可靠性差,又是一次性編程,目前較少使用。
(三)可編程可擦除只讀存儲器
可編程可擦除只讀存儲器(英文:Erasable Programmable Read Only Memory,簡稱:EPROM)可多次編程。這是一種便于用戶根據(jù)需要來寫入,并能把已寫入的內(nèi)容擦去后再改寫,即是一種多次改寫的ROM。由于能夠改寫,因此能對寫入的信息進行校正,在修改錯誤后再重新寫入。
擦除遠存儲內(nèi)容的方法可以采用以下方法:電的方法(稱電可改寫ROM)或用紫外線照射的方法(稱光可改寫ROM)。光可改寫ROM可利用高電壓將資料編程寫入,抹除時將線路曝光于紫外線下,則資料可被清空,并且可重復(fù)使用。通常在封裝外殼上會預(yù)留一個石英透明窗以方便曝光。
(四)一次編程只讀內(nèi)存
一次編程只讀內(nèi)存(One Time Programmable Read Only Memory,OPTROM)之寫入原理同EPROM,但是為了節(jié)省成本,編程寫入之后就不再抹除,因此不設(shè)置透明窗。
(五)電子可擦除可編程只讀存儲器
電子可擦除可編程只讀存儲器(英文:Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,簡稱:EPROM)之運作原理類似EPROM,但是抹除的方式是使用高電場來完成,因此不需要透明窗。
(六)閃速存儲器
閃速存儲器(英文:Flash memory)是英特爾公司90年代中期發(fā)明的一種高密度、非易失性的讀/寫半導(dǎo)體存儲器它既有EEPROM的特點,又有RAM的特點,因而是一種全新的存儲結(jié)構(gòu)。
二、相變存儲器、存儲器技術(shù)生命周期以與技術(shù)比較
如果植基于NAND快閃存儲器技術(shù)的固態(tài)硬碟目前在很多應(yīng)用領(lǐng)域中尚處于早期的推廣階段,那么 相變存儲器則處于此存儲器技術(shù)推廣應(yīng)用曲線的更早階段。當*價一項技術(shù)時,工程師十分看重成本和價格。但當工程師思考一項新技術(shù)如何能提升正在開發(fā)的系統(tǒng)的效能時,會首先關(guān)注的是可靠度和效能,然后才會考慮成本的問題。故比較相變存儲器與DRAM和NAND快閃存儲器時,應(yīng)該特別注意讀寫延時決定存儲器效能,耐讀寫能力是衡量存儲器可靠度的指標。
寫入延時和耐寫能力-相變存儲器次于DRAM,但是明顯快于NAND;讀取延時和耐讀能力–相變存儲器接近DRAM的速度,明顯優(yōu)于 NAND;成本–就 SLC 相變存儲器、DRAM和SLC NAND快閃存儲器裸片(300mm晶圓)的理論成本比較報告,NAND最便宜。相變存儲器成本大約是NAND的1.2倍,DRAM成本大約是NAND的1.4倍。由此可見相變存儲器明顯優(yōu)于DRAM,然而不能像NAND一樣便宜,不過在這些技術(shù)中,很多技術(shù)的制程屏蔽總數(shù)量正趨于相同。
與SLC NAND相比,DRAM成本大約高40%,而相變存儲器成本大約高20%。決定是否應(yīng)用一項新的儲存技術(shù)時,一般會應(yīng)用以下經(jīng)驗法則:替代技術(shù)的成本應(yīng)為現(xiàn)有技術(shù)的1/8到1/10。因此單從成本角度考量,相變存儲器作為NAND快閃存儲器替代技術(shù)的理由仍并不充分。
但可靠度為相變存儲器 勝出關(guān)鍵,許多NAND快閃存儲器技術(shù)的可攜式產(chǎn)品,如MP3播放器和隨身碟。在正常使用的狀況,這些設(shè)備需要寫存儲器10到100次,但尚未達到千次以上。透過最先進的微影技術(shù),這些裝置應(yīng)用中的NAND快閃存儲器技術(shù)可把成本降至極低的水平。而無線通訊、運算裝置和固態(tài)硬碟等高端應(yīng)用也使用NAND快閃存儲器,但是這些應(yīng)用具備各別不同的使用條件和要求。某項技術(shù)可能是 MP3 播放器的理想選擇,但在企業(yè)級服務(wù)器上的應(yīng)用卻可能受限。
對于任何一種非揮發(fā)性浮動閘極存儲器(non-volitile floating gate memory device),讀寫存儲器次數(shù)越多,失效次數(shù)也隨之增加,資料儲存期限也會縮短。相變存儲器有趣的特性之一即是保存期限與耐讀寫次數(shù)無關(guān),意即不管讀取相變存儲器存儲器一百萬次還是1次,都不會改變資料儲存的期限。這項特性深刻地影響此技術(shù)的使用與管理。資料儲存期限在許多嚴苛的應(yīng)用中都極為重要,而恒憶已證實相變存儲器的資料儲存期限可長達10年。
另一方面,由于失效一般發(fā)生在寫入的操作過程中,因此當相變存儲器寫入資料時,如果寫入驗證機制顯示該單元無數(shù)據(jù),該資料則會立即被重寫到另一個儲存單元。這也是運用相變存儲器簡化系統(tǒng)級設(shè)計的優(yōu)化功能。故相變存儲器是適于無線應(yīng)用的低功耗存儲器,目前新一代智能手機用戶,對于手機有三個基本要求:快速開機(instent on)、使用簡便且電池使用時間長,以及優(yōu)異的多媒體、游戲和上網(wǎng)功能。
相變存儲器具備優(yōu)異的讀取延時特性,意即其代碼執(zhí)行能力符合新一代無線用戶的需求。相變存儲器能儲存大量的資料和代碼,并具有承受百萬次的讀寫能力。憑借相變存儲器非揮發(fā)性存儲器技術(shù)的特性,除能簡化無線設(shè)備的電源管理設(shè)計,同時還有助于徹底解決效能與電池使用時間難以平衡的困擾。以整合了LPDDR2存儲器控制器的微處理器平臺為例,系統(tǒng)設(shè)計人員利用相變存儲器的低功耗特性而能僅使用一個非揮發(fā)性存儲器,進而簡化了手機架構(gòu)。
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