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  • 相关题目与解析对于外存储器,以下...硬盘D.CPU虚拟内存的数据是存储在以下哪个器件()。A、内存B、CPUC、硬盘CPU能直接访问的存储器是(A)。A.内存B.硬盘C.U盘D.光盘计算机关机后存储数据的硬件是()A、硬盘B、...

    相关题目与解析

    对于外存储器,以下说法正确的是()

    在下列几种存储器中,CPU不能直接访问的是()。A.硬盘B.内存C.CacheD.寄存器

    下列部件拔插时,一般应关闭微机电源的是()。A.内存B.USB设备C.硬盘D.CPU

    虚拟内存中的数据是存储在以下哪个器件中()。A、内存B、CPUC、硬盘

    CPU能直接访问的存储器是(A)。A.内存B.硬盘C.U盘D.光盘

    计算机关机后存储数据的硬件是()A、硬盘B、CPUC、内存

    计算机的“心脏“是指:A.内存B.硬盘C.CPUD.主板

    以下计算机存储部件中,存取速度最快的器件是(21)。A.高速缓存CacheB.512MB内存C.CPU内部寄存器D.5

    下列各组设备中,完全属于外部设备的一组是()。A.CPU、硬盘和打印机B.CPU、内存和软驱C.内存、显示器

    以下选项中,()是CPU能直接访问的存储器。A.内存B.硬盘C.U盘D.光盘

    CPU能直接访问的存储部件是()。A.U盘B.硬盘C.内存D.光盘

    下列说法中不正确的是()。A.光盘的读取速度要慢于硬盘B.在所有光盘存储器中,目前使用最普遍的是CD

    计算机外部设备包括键盘、鼠标和()等。A.显示器B.内存条C.CPUD.硬盘

    计算机中CPU对其访问速度最快的是()A.内存B.cacheC.通用寄存器D.硬盘

    缓存(Cache)存在于——。A.内存内部B.内存和硬盘之间C.硬盘内部D.CPU内部

    ()是计算机主机的核心。A.内存B.主板C.硬盘D.CPU

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  • 嵌入式的常用存储设备简介

    千次阅读 2016-10-23 17:26:05
    嵌入式的常用存储设备简介@(嵌入式Linux 计算机知识)==============================================ROM和RAM指的都是半导体存储器,ROM是Read Only Memory的缩写,RAM是Random Access Memory的缩写。ROM在系统...

    嵌入式中的常用存储设备简介

    @(嵌入式Linux 计算机知识)

    ==============================================

    ROM和RAM指的都是半导体存储器,ROM是Read Only Memory的缩写,RAM是Random Access Memory的缩写。ROM在系统停止供电的时候仍然可以保持数据,而RAM通常都是在掉电之后就丢失数据,典型的RAM就是计算机的内存。
    - RAM有两大类,一种称为静态RAM(Static RAM/SRAM),SRAM速度非常快,是目前读写最快的存储设备了,但是它也非常昂贵,所以只在要求很苛刻的地方使用,譬如CPU的一级缓冲,二级缓冲。另一种称为动态RAM(Dynamic RAM/DRAM),DRAM保留数据的时间很短,速度也比SRAM慢,不过它还是比任何的ROM都要快,但从价格上来说DRAM相比SRAM要便宜很多,计算机内存就是DRAM的。
    - DRAM分为很多种,常见的主要有FPRAM/FastPage、EDORAM、SDRAM、DDR RAM、RDRAM、SGRAM以及WRAM等,这里介绍其中的一种DDR RAM。

    • DDR RAM(Date-Rate RAM)也称作DDR SDRAM,这种改进型的RAM和SDRAM是基本一样的,不同之处在于它可以在一个时钟读写两次数据,这样就使得数据传输速度加倍了。这是目前电脑中用得最多的内存,而且它有着成本优势,事实上击败了Intel的另外一种内存标准-Rambus DRAM。在很多高端的显卡上,也配备了高速DDR RAM来提高带宽,这可以大幅度提高3D加速卡的像素渲染能力。

    内存工作原理:
    - 内存是用来存放当前正在使用的(即执行中)的数据和程序,我们平常所提到的计算机的内存指的是动态内存(即DRAM),动态内存中所谓的“动态”,指的是当我们将数据写入DRAM后,经过一段时间,数据会丢失,因此需要一个额外设电路进行内存刷新操作。

    • 具体的工作过程是这样的:一个DRAM的存储单元存储的是0还是1取决于电容是否有电荷,有电荷代表1,无电荷代表0。但时间一长,代表1的电容会放电,代表0的电容会吸收电荷,这就是数据丢失的原因;刷新操作定期对电容进行检查,若电量大于满电量的1/2,则认为其代表1,并把电容充满电;若电量小于1/2,则认为其代表0,并把电容放电,藉此来保持数据的连续性。

    ROM也有很多种,PROM是可编程的ROM,PROM和EPROM(可擦除可编程ROM)两者区别是,PROM是一次性的,也就是软件灌入后,就无法修改了,这种是早期的产品,现在已经不可能使用了,而EPROM是通过紫外光的照射擦出原先的程序,是一种通用的存储器。另外一种EEPROM是通过电子擦出,价格很高,写入时间很长,写入很慢。

    • 举个例子,手机软件一般放在EEPROM中,我们打电话,有些最后拨打的号码,暂时是存在SRAM中的,不是马上写入通过记录(通话记录保存在EEPROM中),因为当时有很重要工作(通话)要做,如果写入,漫长的等待是让用户忍无可忍的。

    FLASH存储器又称闪存,它结合了ROM和RAM的长处,不仅具备电子可擦除可编程(EEPROM)的性能,还不会断电丢失数据同时可以快速读取数据(NVRAM的优势),U盘和MP3里用的就是这种存储器。在过去的20年里,嵌入式系统一直使用ROM(EPROM)作为它们的存储设备,然而近年来Flash全面代替了ROM(EPROM)在嵌入式系统中的地位,用作存储Bootloader以及操作系统或者程序代码或者直接当硬盘使用(U盘)。

    • 目前Flash主要有两种NOR Flash和NADN Flash。

    • NOR Flash的读取和我们常见的SDRAM的读取是一样,用户可以直接运行装载在NOR FLASH里面的代码,这样可以减少SRAM的容量从而节约了成本。

    • NAND Flash没有采取内存的随机读取技术,它的读取是以一次读取一块的形式来进行的,通常是一次读取512个字节,采用这种技术的Flash比较廉价。用户不能直接运行NAND Flash上的代码,因此好多使用NAND Flash的开发板除了使用NAND Flah以外,还作上了一块小的NOR Flash来运行启动代码。

    • 一般小容量的用NOR Flash,因为其读取速度快,多用来存储操作系统等重要信息,而大容量的用NAND FLASH,最常见的NAND FLASH应用是嵌入式系统采用的DOC(Disk On Chip)和我们通常用的“闪盘”,可以在线擦除。目前市面上的FLASH 主要来自Intel,AMD,Fujitsu和Toshiba,而生产NAND Flash的主要厂家有Samsung和Toshiba。

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  • 全网详细的读写读取速度讲解 最新的手机软硬件详细介绍——UFS3.1(第一期) 我们的手机日常应用,经常需要读档和存档(读档——读取,存档——写入),“写入”的意思就是往硬盘里面拷资料,如把电影图片文档...

    全网最详细的读写和读取速度讲解

    最新的手机软硬件详细介绍——UFS3.1(第一期

    我们的手机日常应用中,经常需要读档和存档(读档——读取,存档——写入),“写入”的意思就是往硬盘里面拷资料,如把电影图片文档什么的存入你的电脑硬盘。而“读取”就是查看已经存在硬盘里的资料,而这些都与我们手机的ufs有关,UFS是UNIX文件系统的简称,跟我们电脑里面磁盘的文件系统类似,它是手机里面的文件系统,现在最新的ufs已经更新到了USF3.1,2020年1月30日JEDEC发布了UFS 3.1标准,相比于之前的版本,UFS 3.1更新了三个部分。包括非易失性缓存,可提高写入速度。增加了一种新的低功耗状态,降低UFS的工作压力和减少对稳压器的唤醒来达到降低功耗的目的,延长设备的电池续航时间。目前,各家旗舰机在UF配置上用的都是UFS3.1,在读取和写入方面,正常的安卓旗舰和苹果旗舰机能达到最高1900M/s的持续读写(最新的黑鲨4Pro是2994,有点变态哈),而持续写入速度方面由于各家的厂商对手机方面的调教不同,速度也会相差很多,像华为和vivo黑鲨这三家的旗舰机能达到1200多M/s,而一加,oppo,小米,魅族这些旗舰手机大概是在800M/s左右。
    下面是最新的旗舰机的持续写入速度和持续读取速度
    在这里插入图片描述

    而在随机读取和写入速度上华为系的旗舰手机基本上一直处于行业的领先水平,随机写入和随机读取大概比其他家快1/3这样, 随机读写就是APP的响应速度,随机读取:对于一个新磁盘,操作系统会将数据文件依次写入磁盘,当有些数据被删除时,就会空出该数据原来占有的存储空间,时间长了,不断的写入、删除数据,就会产生很多零零散散的存储空间,就会造成一个较大的数据文件放在许多不连续的存贮空间上,读写些这部分数据时,就是随机读写。随机磁头要不断的调整磁道的位置,以在不同位置上的读写数据,相对于连续空间上的顺序读写,要耗时很多。在开机时、启动大型程序时,电脑要读取大量小文件,而这些文件也不是连续存放的,也属于随机读取的范围。随机写入:写入就是内存或者有时候处理器本身通过总线把数据复制到硬盘里,因为需要改动原有数据,所以相对来说速度要比读取慢些;
    下面是最新的旗舰机的随机读取和随机写入速度
    在这里插入图片描述

    说到这里,顺便科普一下华为之前吹得很火的超级文件系统,EROFS 文件系统是华为公司自研的一项提升手机随机读写性能的系统及应用编译和运行机制,全称为 Extendable Read-Only File System,又称做为“超级文件系统”,提升了安卓系统分区(相当于电脑的 C 盘)的随机读性能,从系统底层提升手机流畅度。2016年搭载EMUI 4.1的华为P9,首次在业界规模商用F2FS文件系统,替代了传统的EXT4文件系统,令用户分区的文件读写流畅度提升20%;而超级文件系统(EROFS)采用专利压缩算法加持,使得系统分区随机读性能平均提升20%,并减少14%系统空间占用。以华为P30 Pro 128G为例,系统初始空间相比Ext4节省2GB,相当于用户可以多存1000张照片或500首歌曲。而超级文件系统则是大大提升了安卓系统分区(相当于电脑的 C 盘)的随机读取性能,从系统底层提升手机流畅度。EROFS系统有下面几个好处:
    1.随机读取性能提升
    2.专利压缩算法,实现系统 ROM 空间占用节省
    3.可避免在内存紧张时低效地反复读数据,解压缩数据带来的整机卡顿问题
    4.天然只读设计,系统分区不可被三方改写,更为安全
    我本人使用的荣耀系的手机,从荣耀V10过渡到荣耀V20,同样是UFS3.0,但是日常使用上使用文件搜索,荣耀V20因为有EROFS系统的升级,比V10的搜索速度快很多,还有我偶尔也打一下王者荣耀,让我深有体会的是每次加载进入游戏的时候,我总是第一个100%加载完成的,即使是我网络很差,我当时以为是手机性能好,但当我深入了解才发现是因为当时手机升级EROFS超级文件系统系统,手机的读取速度变快了。而我们前面提到的最新的发布的黑鲨4Pro的超高读写和读取速度是因为黑鲨4 Pro率先在手机领域引入了企业级存储性能的磁盘阵列方案,将一块SSD磁盘和一块UFS3.1磁盘通过raid磁盘阵列组合在一起,并行进行存储读写操作。经专业的Androbench存储读写工具测试,黑鲨4 Pro存储读取性能最大提升55%,存储写入性能最大提升69%。不同于华为的EROFS超级文件系统,黑鲨4Pro这个是通过硬件堆积来提升读写速度,华为则是通过软件升级提升手机读写速度和流畅度。

    而我们前面一直没有聊到的苹果和三星中,三星和安卓阵营的其他家旗舰机差不多,类似于一加手机,其读取和读写速度并不算太高。而苹果在8,8plus甚至于更早的前两代一直都处于行业领先,但是近两年来,苹果旗舰机的UFS配置一直都是“换汤不换药”的做法,甚至要比安卓阵营的普通旗舰机 的速度还要慢,期待苹果以后能升级一下UFS的配置吧。
    但是对于普通价位的手机来说,UFS的配置对于普通用户来说感知度不是很高,因为相对于手机的运行速度相匹配,速度也不会慢很明显,只是对于旗舰机来说系统响应速度,读取,写入速度的确是快一些,但是这些东西还是量力而行,不用为了极致的体验而超过自己的消费标准去使用。如果你的消费预算相对充裕,那么买旗舰机在各方面的确能给你带来更好的体验。
    本期手机硬件关于UFS就先介绍到这里,你们想先了解那些科普可以写评论到下方,下期见!喜欢的可以给个赞,点个关注,谢谢!

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  • 计算机存储设备

    千次阅读 2013-04-26 19:20:24
    但是对SDR/DDR等概念的区分始终不是那么透彻,故网罗相关资料,系统整理了一下ROM/RAM等存储设备的概念。 1存储设备 1.1 存储设备概述 存储设备是用于储存信息的设备或设备。通常是将信息数字化后再以利用电、磁...

    在嵌入式开发中,每天都在跟ROM/Flash、RAM/SDRAM打交道,还有那默默无闻的片内SRAM和EEPROM。但是对SDR/DDR等概念的区分始终不是那么透彻,故网罗相关资料,系统整理了一下ROM/RAM等存储设备的概念。


    1存储设备

    1.1 存储设备概述

    存储设备是用于储存信息的设备或设备。通常是将信息数字化后再以利用电、磁或光学等方式的媒体加以存储。

    常见的存储设备有:(1)利用电能方式存储信息的设备如:各式存储器,如各式随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等;(2)利用磁能方式存储信息的设备如:硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器;(3)利用光学方式存储信息的设备如:CD或DVD;(4)利用磁光方式存储信息的设备如:MO(磁光盘);(5)利用其他实体物如纸卡、纸带等存储信息的设备如:打孔卡、打孔带等。

    具体驱动设备的例子如:磁带机 (magnetic tape machine)、软磁盘 (floppy diskette drive)、硬磁盘 (hard disk drive)、固态硬盘(Solid State Disk)、光盘机 (CD drive 或 DVD drive)、纸带穿孔与读取机 (punch-tape machine)。

    1.2 主存储器和辅助存储器

    存储器的种类很多,按其用途可分为主存储器和辅助存储器。由于寄存器和高速缓存一般是属于硬件配置范畴,故一般所说的主存储器主要是指内存,外部存储器主要是指硬盘(也称磁盘)。

    内存的特点是存取速率快,一般用来存储运算时的数据。我们平常使用的程序,如Windows操作系统、打字软件、游戏软件等,一般都是安装在硬盘等外存上的,但仅此是不能使用其功能的,必须把它们调入内存中运行,才能真正使用其功能。我们平时输入一段文字,或玩一个游戏,其实都是在内存中进行的。就好比在一个书房里,存放书籍的书架和书柜相当于电脑的外存,而我们工作的办公桌就是内存。通常我们把要永久保存的、大量的数据存储在外存上,而把一些临时的或少量的数据和程序放在内存上,当然内存的好坏会直接影响电脑的运行速度。

    1.3 随机存取和易失性

    1.3.1随机存取

    所谓“随机存取”,指的是当存储器中的信息被读取或写入时,所需要的时间与这段信息所在的位置无关。相对的,读取或写入顺序访问(Sequential Access)存储设备中的信息时,其所需要的时间与位置就会有关系(如磁带)。

    计算机的主存储器可以被随机的访问,典型的位置信息使用内存的物理地址,无论存储的内容怎么变化,物理地址是不变的。卷起的磁带没有地址定位,当我们想听某一首歌曲时,只能靠手工快进或倒带模糊定位

    1.3.2 易失性

    内存一般为非永久性或易失性存储器(Volatile Memory),在断电的时候,将失去所存储的内容。内存储器的作用是用于暂时存放CPU中的运算数据,以及与硬盘等外部存储器交换的数据。

    外存储器是指除CPU寄存器、高速缓存和内存以外的存储器,此类存储器一般断电后仍然能保存数据。通常称这类存储器为永久性或非易失性存储器(Non-volatile Memory),常见的外储存器有硬盘、软盘、光盘、U盘等。

    1.3.3 刷新

    现代的随机存取存储器依赖电容器存储数据。电容器充满电后代表1(二进制),未充电的代表0。由于电容器或多或少有漏电的情形,若不作特别处理,电荷会渐渐随时间流失而使数据发生错误。刷新是指重新为电容器充电,弥补流失了的电荷,需要刷新正好解释了随机存取存储器的易失性。

     

    2易失性存储器

    易失性存储器(Volatile memory)是指当电流关掉后,所存储的数据便会消失的电脑存储器。

    RAMRandom Access Memory,随机存取存储器),存储单元的内容可按需随意取出或存入,且存取的速度与存储单元的位置无关的存储器。这种存储器在断电时将丢失其存储内容,故主要用于存储短时间使用的程序。按照存储信息的不同,随机存储器又分为静态随机存储器(Static RAM,SRAM)和动态随机存储器(Dynamic RAM,DRAM)。

    2.1SRAMStatic RAM, 静态随机存取存储器)

    SRAM中的每一bit存储在由4个场效应管(M1,M2, M3, M4)构成两个交叉耦合的反相器中。另外两个场效应管(M5, M6)是存储基本单元到用于读写的位线(Bit Line)的控制开关。所谓的“静态”,是指这种存储器只要保持通电,里面储存的数据就可以恒常保持。然而,当电力供应停止时,SRAM储存的数据还是会消失

    SRAM易于控制,随机访问快速、功耗低(特别是在空闲状态),因此SRAM主要用于带宽要求高或者功耗要求低的场合。SRAM一般主要集成于芯片内:(1)作为微控制器的RAM或者L1 Cache(通常从32 B到128KB);(2)作为强大的微处理器的主cache,如x86系列与许多其它CPU(从8 kiB到几百万字节的量级);(3)作为寄存器(参见寄存器堆);(4)用于特定的IC或ASIC(通常在几千字节量级),例如交换芯片PCU单元中的Rx/Tx FIFO缓存;(5)用于FPGA与CPLD;(6)LCD显示器或者打印机也通常用SRAM来缓存数据。

    由于复杂的内部结构,SRAM比DRAM的占用面积更大,且SRAM比DRAM更为昂贵,因而不适合用于更高存储密度低成本的应用,如PC机内存。DRAM由于具有较低的单位容量价格,所以被大量的采用作为系统的主存

    2.2 DRAMDynamic RAM,动态随机存取存储器)

    DRAM利用电容内存储电荷的多寡来代表一个二进制比特(bit)是1还是0。由于在现实中电容会有漏电的现象,导致电位差不足而使记忆消失,因此除非电容经常周期性地充电刷新,否则无法确保记忆长存。由于这种需要定时刷新的特性,因此被称为“动态”存储器。相对来说,“静态”存储器(SRAM)只要存入数据后,纵使不刷新也不会丢失记忆。同SRAM,当电力供应停止时,DRAM存储的数据也会消失。

    与SRAM相比,DRAM的优势在于结构简单——每一个比特的数据都只需一个电容跟一个晶体管来处理,相比之下在SRAM上一个比特通常需要六个晶体管。正因这缘故,DRAM拥有非常高的密度,单位体积的容量较高因此成本较低。但相反的,DRAM也有访问速度较慢,耗电量较大的缺点。由于DRAM的性价比很高,且扩展性也不错,是现今一般电脑主存的最主要部分。

    2.3 SDRAMSynchronous DRAM,同步动态随机存取存储器)

    同步动态随机存取内存是有一个同步接口的动态随机存取内存(DRAM)。通常动态随机存取内存(DRAM)是有一个异步接口的,这样它可以随时响应控制输入的变化。而SDRAM有一个同步接口,在响应控制输入前会等待一个时钟信号,这样就能和计算机的系统总线同步。时钟被用来驱动一个有限状态机,对进入的指令进行流水线操作。这使得SDRAM与没有同步接口的异步RAM(Asynchronous DRAM)相比,可以有一个更复杂的操作模式。

    传统的SDR(SDRAM)只能在信号的上升沿进行数据传输,而新一代DDR SDRAM却可以在信号的上升下降沿都进行数据传输。所以DDR内存在每个时钟周期都可以完成两倍于SDRAM的数据传输量,这也是DDR的意义——Double Data Rate,双倍数据速率。

    DDR SDRAMDouble-Data-Rate SDRAM,双倍数据率同步动态随机存取存储器)为具有双倍数据传输率的SDRAM,其数据传输速度为系统时钟频率之两倍,由于速度增加,其传输性能优于传统的SDRAM。DDRSDRAM在系统时脉的上升延下降延都可以进行数据传输。

    DDR2 SDRAMDouble-Data-Rate Two SDRAM,第二代双倍数据率同步动态随机存取存储器),是一种电脑存储器规格。它属于SDRAM家族的存储器产品,提供了相较于DDR SDRAM更高的运行性能与更低的电压,是DDR SDRAM(双倍数据率同步动态随机存取存储器)的后继者(增加至四倍,也是现时流行的存储器产品。

    DDR3 SDRAMDouble-Data-Rate Three SDRAM,第三代双倍数据率同步动态随机存取存储器),是一种电脑存储器规格。它属于SDRAM家族的存储器产品,提供了相较于DDR2 SDRAM更高KSEG0的运行性能与更低的电压,是DDR2 SDRAM(四倍数据率同步动态随机存取存储器)的后继者(增加至八倍),也是现时流行的存储器产品。

    目前DDR3内存在DRAM领域占据了85%到90%的份额,DDR4内存的标准规范已经制定完成,三星、海力士等也早都陆续完成了样品,预计到2014年才会正式登场亮相,并在不久的将来普及成为新的主流规格。

    需要指明的是SDRAM在加电后,并不能立即使用,需要进行初始化设置好参数才能保存数据。SDRAM还需设置内存的刷新时间,如果设置时间不对,就不能保存数据了。

     

    3非易失性存储器

    非易失性存储器中,依存储器内的数据是否能在使用电脑时随时改写为标准,可分为二大类产品,即ROM和Flash memory。

    3.1 ROMRead Only Memory,只读存储器)

    常用于存储各种固定程序和数据,一般在出厂时经特殊的工序将资料烧录其中(program written when manufactured),在系统停止供电的时候仍然可以保持数据。ROM中的内容只能读不能改写,一旦烧录进去,用户只能验证写入的资料是否正确,不能再作任何修改。如果发现资料有任何错误,则只有舍弃不用。

    PROMProgrammable ROM,可编程程序只读内存),内部有行列式的镕丝,是需要利用电流将其烧断,写入所需的资料(programmed after manufacture),但仅能写录一次。PROM在出厂时,存储的内容全为1,用户可以根据需要将其中的某些单元写入数据0(部分的PROM在出厂时数据全为0,则用户可以将其中的部分单元写入1), 以实现对其“编程”的目的。PROM的典型产品是“双极性熔丝结构”。

    EPROMErasable Programmable ROM,可擦除可编程ROM),芯片可重复擦除和写入,解决了ROM芯片只能写入一次的弊端。EPROM芯片有一个很明显的特征,在其正面的陶瓷封装上,开有一个玻璃窗口,透过该窗口,可以看到其内部的集成电路,紫外线透过该孔照射内部芯片就可以擦除其内的数据(erased with UV light),完成芯片擦除的操作要用到EPROM擦除器。EPROM内资料的写入要用专用的编程器,并且往芯片中写内容时必须要加一定的编程电压(VPP=12—24V,随不同的芯片型号而定)。EPROM的型号是以27开头的,如27C020(8*256K)是一片2M Bits容量的EPROM芯片。EPROM芯片在写入资料后,还要以不透光的贴纸或胶布把窗口封住,以免受到周围的紫外线照射而使资料受损。

    EEPROMElectrically Erasable Programmable ROM,电可擦除可编程ROM),其可通过高于普通电压的作用来擦除和重编程(重写)。当计算机在使用的时候是可频繁地对EEPROM进行重编程,但EEPROM的寿命是一个很重要的设计考虑参数。EEPROM是一种特殊形式的闪存,其应用通常是个人电脑中的电压来擦写和重编程。EEPROM一般用于即插即用(Plug & Play),常用在接口卡中,用来存放硬件设置数据。

    不像EPROM芯片,EEPROM不需从计算机中取出即可修改,只需用厂商提供的专用刷新程序就可以轻而易举地改写内容。不必将资料全部洗掉才能写入,而且是以Byte为最小修改单位,彻底摆脱了EPROM Eraser和编程器的束缚。由于EEPROM的优秀性能,以及在联机操作的便利,它被广泛用于需要经常擦除的BIOS芯片以及闪存芯片,并逐步替代部分有断电保留需要的RAM芯片,甚至取代部份的硬盘功能(见固态硬盘)。它与高速RAM成为当前最常用且发展最快的两种存储技术。例如,厂家在出厂前把所有内存配置信息写到一个EEPROM里,让BIOS启动时通过I2C总线去读取内存条上的EEPROM参数,然后对内存进行初始化。

    既然PROM、EPROM、EEPROM都是可编程的,但是为什么还称之为只读(Read Only)呢? 这个可能是指不能像访问主存那样被CPU按地址直接改写,而是要通过一定的电光手段才能擦除改写。

    3.2 Flash

    NVRAM(Non-Volatile RAM),即非易失性存储器,指广义上断电后仍能保持数据的存储设备。在多种NVRAM中,以闪存技术最为引人注目。

    快闪存储器(Flash Memory)简称“闪存”,它结合了ROM和RAM的长处,不仅具备电子可擦除可编程(EEPROM)的性能,还不会断电丢失数据,同时可以快速读取数据(NVRAM的优势),U盘和MP3里用的就是这种存储器。闪存的每一个记忆胞都具有一个“控制闸”与“浮动闸”,利用高电场改变浮动闸的临限电压即可进行编程动作。

    在过去的20年里,嵌入式系统一直使用ROM(EPROM/EEPROM)作为它们的存储设备,然而近年来Flash全面代替了ROM(EPROM/EEPROM)在嵌入式系统中的地位,用作存储Bootloader以及操作系统或者程序代码或者直接当硬盘使用(U盘)。

    闪存属于EEPROM的改进产品,EEPROM可以一次只擦除一个字节(Byte),但闪存的存储体通常被组织成(Block),向闪存地址写之前要先擦除掉该地址的内容,并且对闪存的擦除粒度是单个块(Block)。

    闪存芯片有两种形式:NOR和NAND。NOR或非)用于存储嵌入式设备上的固件映象(firmware image),而NAND与非)用作大容量、高密度、廉价的、但有瑕疵的存储器,通常是固态大容量存储介质,如USB笔驱动器和DOM。

    NOR闪存芯片通过与通常RAM类似的地址线和数据线连接到处理器,可以像访问SDRAM一样,按照数据/地址总线直接访问。但NAND闪存芯片是通过I/O和控制线与设备连接的,只有8位/16位/32位甚至更多位宽的总线,每次访问都要将长地址分为几部分,一点点的分布传入才能访问NAND Flash。

    3.2.1 NOR FLASH: (任意地址数据,但按扇区数据即扇区擦除)

    NOR Flash属于芯片内执行(XIP, eXecute In Place),应用程序可以直接在其中运行,故一般用于存储嵌入式设备的启动代码。SoC复位后,bootstrap微码会自动将指令指针指向NOR Flash的零地址(after-reset starting point),开始执行这个地址所包含的指令。但是存放在ROM/Flash中的数据不能直接被修改,一般还是要将相应代码拷贝重定位到RAM中执行。

    NOR Flash根据外部接口分为普通接口和SPI接口。普通接口的NOR Flash,多数支持CFI接口,所以一般也叫做CFI接口。CFI接口,相对于串口的SPI来说,也被称为并行(Parallel)接口。

    普通的parallel/CFI/JEDEC接口的的Nor Flash的针脚比较多,芯片比较大。之所有会有SPI接口的,主要是相对CFI/Parallel的NOR Flash可以减少针脚数目,减少芯片封装大小,采用了SPI后的NOR Flash,针脚只有8个。

    SPI Nor Flash每次传输一个bit位的数据,ParallelNor Flash每次传输多个bit位的数据(有x8和x16bit两种)。SPI Nor Flash比parallel便宜,接口简单点,但速度慢。

    一般SoC芯片提供boot sel pin,供用户选择存储引导程序的Flash的类型。

    3.2.2 NAND FLASH:(按扇区数据,按扇区数据即扇区擦除)

    NAND闪存芯片与NOR不同,它们不是通过数据线和地址线连接到CPU的,而是通过一个称为NAND闪存控制器的特别电子元件与CPU对接的,许多嵌入式处理器集成了NAND控制器。因此,在NAND闪存上的代码不能直接执行,必须先复制到RAM才能执行。

    NAND技术用在USB笔驱动器、DOM、CF内存卡和SD/MMC卡等设备中,模拟标准存储接口,比如基于NAND闪存的SCSI或IDE。一般小容量的用NOR Flash,因为其读取速度快,多用来存储操作系统等重要信息;而大容量的用NAND FLASH,最常见的NAND FLASH应用是嵌入式系统采用的DOC(Disk On Chip)和我们通常用的“闪盘”。

    3.2.3 SD Card

    SD Card(Secure Digital Card),直译成汉语就是“安全数字卡”。它是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备,被广泛地应用于便携式装置上,例如智能手机、个人数码助理(PDA) 、数码相机和多媒体播放器(MP3、MP4)等。

    SD卡由日本松下、东芝及美国SanDisk公司于1999年8月共同开发研制。大小犹如一张邮票的SD记忆卡,重量只有2克,但却拥有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及很好的安全性。SD卡在24mm×32mm×2.1mm的体积内结合了SanDisk快闪记忆卡控制与MLC(Multilevel Cell)技术和Toshiba(东芝)0.16u及0.13u的NAND技术,通过9针的接口界面与专门的驱动器相连接,不需要额外的电源来保持其上记忆的信息。而且它是一体化固体介质,没有任何移动部分,所以不用担心机械运动的损坏。

     

    4 CMOS/BIOS

    CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor),互补金属氧化物半导体,电压控制的一种放大器件,是组成CMOS数字集成电路的基本单元。在计算机领域,CMOS是主板上的一块可读写的RAM芯片,因为可读写的特性,所以用来保存BIOS设置完电脑硬件参数后的数据,这个芯片仅仅是用来存放数据的,一般都有128~256字节的容量。CMOS RAM芯片由系统通过一块后备电池供电,因此无论是在关机状态中,还是遇到系统掉电情况,CMOS信息都不会丢失。

    BIOS(Basic Input Output System),直译就是“基本输入输出系统”。其实,它是一组固化到计算机内主板上一个ROM(EPROM或EEPROM)芯片上的程序,它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、系统设置信息、开机后自检程序和系统自启动程序。 其主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制。

    主板上的BIOS芯片或许是主板上唯一贴有标签的芯片,一般它是一块32针的双列直插式的集成电路,上面印有"BIOS"字样。CMOS芯片通常都集成在主板的BIOS芯片里面,所以主板上一般看不到CMOS芯片,只能看到BIOS芯片。通过BIOS程序对电脑硬件进行设置,设置好的参数放在CMOS芯片里面。

    新型计算机主板都采用Flash BIOS,使用相应的升级软件就可进行升级,Flash BIOS升级需要两个软件:一个是新版本BIOS的数据文件(需要到Internet网上去下载);一个是BIOS刷新程序(一般在主板的配套光盘上可以找到,也可到Internet网上去下载)。

     

    参考:

    RAM,SRAM,SDRAM工作原理 之一

    RAM,SRAM,SDRAM工作原理 之二

    RAM,SRAM,SDRAM工作原理 之三

    DRAM, SRAM, SDRAM的关系与区别

    SDR和DDR SDRAM的初始化操作

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    Is eepromand cmos the same?

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