存储器(Memory)

通信领域中有很多重要的部分,比如基带、射频芯片,存储器。

1.存储器是什么?和内存如何进行区分?

作为数据的载体,存储器是任何电子设备中都必不可少的单元。由于存储器之间相似的名称以及相同的单位,人们常常无法准确理解手机存储参数的真正含义。其实手机中的存储器分为内存(Memory)闪存(Flash Memory)两部分,他们分工不同,不能混为一谈。

  • 内存一般为4G\6G\8G,数字较小
  • 闪存一般为128G\256G\512G,数字较大

2.内存和闪存的不同特性

内存和闪存分别起什么作用,如果使用玩具厂生产流程来做比喻,手机中的核心部件CPU、内存、闪存之间的关系如下:

  • 工作台的大小(内存)决定了工厂能够同时制作多少玩具(同时运行APP的数量)
  • 并且工作台在工作时会放置需要处理的材料(数据),由技术员直接操作工作台(CPU直接处理内存中的数据)
  • 工作结束后,工作台会进行清空。这是因为内存属于电存储器中的易失性存储器(Volatile Memory,VM)
  • 仓库大小(闪存)决定了工厂能够存储多少玩具和材料(手机中存储的照片、音乐等文件以及安装的APP)
  • 仓库中的物品是不会清空的(数据稳定存在),除非用户丢弃或者转出仓库中的物品(下达删除指令或传输文件)。这是因为闪存属于非易失性存储器(Non-Volatile Memory,NVM)

内存和闪存的不同特性,是由它们的体质决定的

  • 手机内存的本质是DRAM(Dynamic RAM,动态随机存储器),由于存储特性,DRAM需要周期性地充电,数据也会周期性的刷新。因此,DRAM即动态又随机,是不牢靠的。
  • 手机闪存大多是轻量级、体积小、功率低的NAND,NAND在断电后仍然能够保存数据,这样存储数据会非常牢靠,适合作为仓储。
  • DRAM--通电才能放置数据,断电则消失。
  • NAND--通不通电都能稳定存储。

3.闪存的内部构成

闪存的结构,闪存内部可以简化为3部分:NAND、控制器(Controller)、接口。



闪存的三个部分各司其职,但是三部分对于存储器的稳定性、速率都有直接影响。

  • NAND颗粒相当于存储器的载体,直接决定了存储器的容量大小。并且NAND的质量在一定程度上影响了存储器的稳定性,也就是读写次数(使用寿命)。
  • Controller相当于NAND颗粒的调度员,对于存储器的稳定性有重要的影响,同时也关系到数据的传输速度。
  • 接口,顾名思义是传输数据的通路,对存储器的数据传输速度起决定性作用。

    Controller的主要作用可以概括为三点
  1. Controller相当于NAND颗粒的“调度员”,对存储器的稳定性有重要的影响,同时也关系到数据的传输速度。
  2. 存储器有擦写次数限制,如果同一个程序去反复擦除,写入同一个闪存单元,会产生坏道故障。
  3. 存储器设备都有某种程度的垃圾收集功能。一旦每块存储单元被写入一次,存储器和控制器将会标记碎片文件,将其标记成“正等待被删除”,新的数据可以被写入。不同的控制器处理速度不同,直接影响存储性能。

4.存储器的标准:认知eMMC和UFS

随着存储技术的发展,存储器标准也逐年更新,比如eMMC和UFS。

  • eMMC(embedded Multi Media Card)即嵌入式的多媒体存储卡。它是由MMC协会所所订立的、主要针对手机或平板电脑等产品的内嵌式存储器标准规格。
  • eMMC--e为什么小写,因为eMMC的技术前身是MMC(一种类似SD卡的卡片),后来为了突出这个设备是嵌在电路板上的,在前面加上了embedded(嵌入式)。
  • NAND+Controller+接口-->定义封装之后形成eMMC
  • UFS(Universal Flash Storage),是JEDEC(固态技术协会)制定的标准规格。这种标准与eMMC的区别主要在于接口。eMMC采用的是8bit并行接口,随着技术升级,标准理论值最高可以达到3200 Mbit/s,但是这一速率仍然无法满足日益膨胀的传输需求。因此在接口串行化探索中,UFS出现了。



    举个例子,eMMC采用的半双通、并行通道,可以理解为一条单向的道路,并且车辆必须并行。即使不同大小和速度的车辆也必须保持同一步调并排前进,效率自然受到影响。



    UFS采用的是双通道、串行通道,可以理解为正逆双向道路,不仅可以同时双向发车,而且串行通道让车辆不再并排前行,将车辆串成一列,速度更快。

    从发展的角度看:UFS是eMMC技术的升级版,两者互不兼容,但是作用与扮演的角色完全相同。

5.互联网时代,存储器面临挑战

海量信息的涌动,形成了互联时代的浪涛。更大的数据体量也对于存储器的效率提出了更高的要求。

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6.专业词汇

1 DSP

数字信号处理器(DSP,Digital Signal Processor),是一种专门用于进行复杂数学运算的微处理器,通常用于辅助CPU进行音频处理、射频信号处理、图像信号处理等运算。

2 基带

这里代指基带芯片,指的是专门用于生成或解码基带信号的芯片。基带信号则是现代数字通信信息传输技术的载体,基带芯片能够在基带信号与语音信息或多媒体信息之间进行双向转换。

3 射频芯片

射频即无线电,射频芯片负责将基带调制后的信号进行放大经由天线发射,或将接受到的无线电滤波信号交给基带芯片进行解调。

4 易失性存储器

或成为随机存储器(Random Access Memory),指的是断电之后所存储的信息会丢失的存储电路。手机和计算机中的内存,以及CPU芯片内部的缓存等通常是这类存储器。

5 非易失性存储器

只读存储器(Read-Only Memory)就属于非易失性存储器,指断电之后所存储的信息依然保留的存储电路,手机中的闪存,计算机中的固态硬盘、U盘等通常都是非易失性存储器。

6 DRAM

动态随机存储器(Dynamic Random Access Memory),一种构造相对简单的随机存储电路。缺点是需要周期性的刷新才能保证所存信息准确,但是由于构造简单,因此集成密度相比于静态随机存储器要高的多,可以大大提升随机存储设备的容量。

7 NAND

NAND是闪存的略称,一种可以多次擦写的非易失性存储器,成本比老式的EEPROM要低得多,因此现在使用十分广泛。手机、U盘、固态硬盘、轻薄型笔记本电脑中都可以看到NAND的身影。

8 并行

电路或计算机中用于描述信号传输或计算方式的形容词,用于表示同时进行这一特征。

9 串行

与并行相同,同样用于描述信号传输或计算方式,表示按照时间顺序先后进行这一特征。

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