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存儲器研發需要哪些知識

發布時間: 2023-08-31 05:35:04

1. 半導體存儲器的工作原理與分類


半導體存儲器是一種以半導體電路作為存儲媒體的存儲器,內存儲器就是由稱為存儲器晶元的半導體集成電路組成。下面小編為大家詳細介紹半導體存儲器的相關知識。
半導體存儲器內存的工作原理:
內存是用來存放當前正在使用的(即執行中)的數據和程序,我們平常所提到的計算機的內存指的是動態內存(即DRAM),動態內存中所謂的「動態」,指的是當我們將數據寫入DRAM後,經過一段時間,數據會丟失,因此需要一個額外設電路進行內存刷新操作。
具體的工作過程是這樣的:
一個DRAM的存儲單元存儲的是0還是1取決於電容是否有電荷,有電荷代表1,無電荷代表0。但時間一長,代表1的電容會放電,代表0的電容會吸收電荷,這就是數據丟失的原因;刷新操作定期對電容進行檢查,若電量大於滿電量的1/2,則認為其代表1,並把電容充滿電;若電量小於1/2,則認為其代表0,並把電容放電,藉此來保持數據的連續性。
半導體存儲器的分類:
半導體存儲器是一種以半導體電路作為存儲媒體的存儲器,內存儲器就是由稱為存儲器晶元的則滲半導體集成電路組成。
按其功能可分為:隨機存取存儲器(簡稱RAM)和只讀存儲器(只讀ROM)
RAM包括DRAM(動態隨機存取存儲器)和SRAM(靜態隨機存取存儲器),當關機或斷電時,其中的碧猛信息都會隨之丟失。DRAM主要用於主存(內存的主體部分),SRAM主悔盯橋要用於高速緩存存儲器。
ROM主要用於BIOS存儲器。按其製造工藝可分為:雙極晶體管存儲器和MOS晶體管存儲器。按其存儲原理可分為:靜態和動態兩種。
半導體存儲器的主要性能指標:
有兩個主要技術指標;存儲容量和存取速度
1、存儲容量
存儲容量是半導體存儲器存儲信息量大小的指標。半導體存儲器的容量越大,存放程序和數據的能力就越強。
2、存取速度
存儲器的存取速度是用存取時間來衡量的,它是指存儲器從接收CPU發來的有效地址到存儲器給出的數據穩定地出現在數據匯流排上所需要的時間。存取速度對CPU與存儲器的時間配合是至關重要的。如果存儲器的存取速度太慢,與CPU不能匹配,則CPU讀取的信息就可能有誤。
3、存儲器功耗
存儲器功耗是指它在正常工作時所消耗的電功率。通常,半導體存儲器的功耗和存取速度有關,存取速度越快,功耗也越大。因此,在保證存取速度前提下,存儲器的功耗越小越好。
4、可靠性和工作壽命
半導體存儲器的可靠性是指它對周圍電磁場、溫度和濕度等的抗干擾能力。由於半導體存儲器常採用VLSI工藝製造,可靠性較高,壽命也較長,平均無故障時間可達數千小時。
5、集成度
半導體存儲器的集成度是指它在一塊數平方毫米晶元上能夠集成的晶體管數目,有時也可以每塊晶元上集成的「基本存儲電路」個數來表徵。
通過以上介紹,對半導體存儲器也是有著很好認識,感謝你停下寶貴的時間來欣賞小編的文章,想了解更多相關知識請繼續關注日隆資訊哦。

2. 學習虛擬化儲存技術需要學習哪些知識

雲計算是一種基於互聯網的計算方式,要實現雲計算則需要一整套的技術架構去實施,包括網路、伺服器、存儲、虛擬化等等。 雲計算目前分為公有雲和私有雲。兩者的區別只是提供的服務的對象不同,一個是企業內部使用,一個則是面向公眾。目前企業中的私有雲都是通過虛擬化來實現的,建議你可以了解一下虛擬化行業的前景和發展。 虛擬化目前分為伺服器虛擬化(以VMware為代表)、桌面虛擬化(思傑要比vmware的優勢要大)、應用虛擬化(以思傑為代表)。 學習虛擬化需要的基礎: 1. 操作系統,懂得Windows操作系統(Windows Server 2008、Windows Server 2003、Windows 7、Windows XP)的安裝和基本操作、懂得AD域角色的安裝和管理、懂得組策略的配置和管理 2. 資料庫的安裝和使用(SQL Server) 3. 存儲的基礎知識(磁碟性能、RAID、IOPS、文件系統、FC SAN、iSCSI、NAS等)、光纖交換機的使用、使用Open-E管理存儲 4.網路的基礎知識(IP地址規劃、VLAN、Trunk、STP、Etherchannel

3. 存儲系統有哪些組成部分

存儲系統知識
存儲系統由硬體系統(磁碟陣列,控制器,磁碟櫃,磁帶庫等)、存儲軟體(備份軟體;管理軟體,快照,復制等增值軟體)、存儲網路(HBA卡,光纖交換機,FC/SAS線纜等)和存儲解決方案(集中存儲,歸檔,備份,容災等)組成。

4. 存儲器的原理是什麼

存儲器講述工作原理及作用

介紹

存儲器(Memory)是現代信息技術中用於保存信息的記憶設備。其概念很廣,有很多層次,在數字系統中,只要能保存二進制數據的都可以是存儲器;在集成電路中,一個沒有實物形式的具有存儲功能的電路也叫存儲器,如RAM、FIFO等;在系統中,具有實物形式的存儲設備也叫存儲器,如內存條、TF卡等。計算機中全部信息,包括輸入的原始數據、計算機程序、中間運行結果和最終運行結果都保存在存儲器中。它根據控制器指定的位置存入和取出信息。有了存儲器,計算機才有記憶功能,才能保證正常工作。計算機中的存儲器按用途存儲器可分為主存儲器(內存)和輔助存儲器(外存),也有分為外部存儲器和內部存儲器的分類方法。外存通常是磁性介質或光碟等,能長期保存信息。內存指主板上的存儲部件,用來存放當前正在執行的數據和程序,但僅用於暫時存放程序和數據,關閉電源或斷電,數據會丟失。

2.按存取方式分類

(1)隨機存儲器(RAM):如果存儲器中任何存儲單元的內容都能被隨機存取,且存取時間與存儲單元的物理位置無關,則這種存儲器稱為隨機存儲器(RAM)。RAM主要用來存放各種輸入/輸出的程序、數據、中間運算結果以及存放與外界交換的信息和做堆棧用。隨機存儲器主要充當高速緩沖存儲器和主存儲器。

(2)串列訪問存儲器(SAS):如果存儲器只能按某種順序來存取,也就是說,存取時間與存儲單元的物理位置有關,則這種存儲器稱為串列訪問存儲器。串列存儲器又可分為順序存取存儲器(SAM)和直接存取存儲器(DAM)。順序存取存儲器是完全的串列訪問存儲器,如磁帶,信息以順序的方式從存儲介質的始端開始寫入(或讀出);直接存取存儲器是部分串列訪問存儲器,如磁碟存儲器,它介於順序存取和隨機存取之間。

(3)只讀存儲器(ROM):只讀存儲器是一種對其內容只能讀不能寫入的存儲器,即預先一次寫入的存儲器。通常用來存放固定不變的信息。如經常用作微程序控制存儲器。目前已有可重寫的只讀存儲器。常見的有掩模ROM(MROM),可擦除可編程ROM(EPROM),電可擦除可編程ROM(EEPROM).ROM的電路比RAM的簡單、集成度高,成本低,且是一種非易失性存儲器,計算機常把一些管理、監控程序、成熟的用戶程序放在ROM中。

3.按信息的可保存性分類

非永久記憶的存儲器:斷電後信息就消失的存儲器,如半導體讀/寫存儲器RAM。

永久性記憶的存儲器:斷電後仍能保存信息的存儲器,如磁性材料做成的存儲器以及半導體ROM。

4.按在計算機系統中的作用分

根據存儲器在計算機系統中所起的作用,可分為主存儲器、輔助存儲器、高速緩沖存儲器、控制存儲器等。為了解決對存儲器要求容量大,速度快,成本低三者之間的矛盾,目前通常採用多級存儲器體系結構,即使用高速緩沖存儲器、主存儲器和外存儲器。

能力影響

從寫命令轉換到讀命令,在某個時間訪問某個地址,以及刷新數據等操作都要求數據匯流排在一定時間內保持休止狀態,這樣就不能充分利用存儲器通道。此外,寬並行匯流排和DRAM內核預取都經常導致不必要的大數據量存取。在指定的時間段內,存儲器控制器能存取的有用數據稱為有效數據速率,這很大程度上取決於系統的特定應用。有效數據速率隨著時間而變化,常低於峰值數據速率。在某些系統中,有效數據速率可下降到峰值速率的10%以下。

通常,這些系統受益於那些能產生更高有效數據速率的存儲器技術的變化。在CPU方面存在類似的現象,最近幾年諸如AMD和 TRANSMETA等公司已經指出,在測量基於CPU的系統的性能時,時鍾頻率不是唯一的要素。存儲器技術已經很成熟,峰值速率和有效數據速率或許並不比以前匹配的更好。盡管峰值速率依然是存儲器技術最重要的參數之一,但其他結構參數也可以極大地影響存儲器系統的性能。

影響有效數據速率的參數

有幾類影響有效數據速率的參數,其一是導致數據匯流排進入若干周期的停止狀態。在這類參數中,匯流排轉換、行周期時間、CAS延時以及RAS到CAS的延時(tRCD)引發系統結構中的大部分延遲問題。

匯流排轉換本身會在數據通道上產生非常長的停止時間。以GDDR3系統為例,該系統對存儲器的開放頁不斷寫入數據。在這期間,存儲器系統的有效數據速率與其峰值速率相當。不過,假設100個時鍾周期中,存儲器控制器從讀轉換到寫。由於這個轉換需要6個時鍾周期,有效的數據速率下降到峰值速率的 94%。在這100個時鍾周期中,如果存儲器控制器將匯流排從寫轉換到讀的話,將會丟失更多的時鍾周期。這種存儲器技術在從寫轉換到讀時需要15個空閑周期,這會將有效數據速率進一步降低到峰值速率的79%。表1顯示出針幾種高性能存儲器技術類似的計算結果。

顯然,所有的存儲器技術並不相同。需要很多匯流排轉換的系統設計師可以選用諸如XDR、RDRAM或者DDR2這些更高效的技術來提升性能。另一方面,如果系統能將處理事務分組成非常長的讀寫序列,那麼匯流排轉換對有效帶寬的影響最小。不過,其他的增加延遲現象,例如庫(bank)沖突會降低有效帶寬,對性能產生負面影響。

DRAM技術要求庫的頁或行在存取之前開放。一旦開放,在一個最小周期時間,即行周期時間(tRC)結束之前,同一個庫中的不同頁不能開放。對存儲器開放庫的不同頁存取被稱為分頁遺漏,這會導致與任何tRC間隔未滿足部分相關的延遲。對於還沒有開放足夠周期以滿足tRC間隙的庫而言,分頁遺漏被稱為庫沖突。而tRC決定了庫沖突延遲時間的長短,在給定的DRAM上可用的庫數量直接影響庫沖突產生的頻率。

大多數存儲器技術有4個或者8個庫,在數十個時鍾周期具有tRC值。在隨機負載情況下,那些具有8個庫的內核比具有4個庫的內核所發生的庫沖突更少。盡管tRC與庫數量之間的相互影響很復雜,但是其累計影響可用多種方法量化。

存儲器讀事務處理

考慮三種簡單的存儲器讀事務處理情況。第一種情況,存儲器控制器發出每個事務處理,該事務處理與前一個事務處理產生一個庫沖突。控制器必須在打開一個頁和打開後續頁之間等待一個tRC時間,這樣增加了與頁循環相關的最大延遲時間。在這種情況下的有效數據速率很大程度上決定於I/O,並主要受限於DRAM內核電路。最大的庫沖突頻率將有效帶寬削減到當前最高端存儲器技術峰值的20%到30%。

在第二種情況下,每個事務處理都以隨機產生的地址為目標。此時,產生庫沖突的機會取決於很多因素,包括tRC和存儲器內核中庫數量之間的相互作用。tRC值越小,開放頁循環地越快,導致庫沖突的損失越小。此外,存儲器技術具有的庫越多,隨機地址存取庫沖突的機率就越小。

第三種情況,每個事務處理就是一次頁命中,在開放頁中定址不同的列地址。控制器不必訪問關閉頁,允許完全利用匯流排,這樣就得到一種理想的情況,即有效數據速率等於峰值速率。

第一種和第三種情況都涉及到簡單的計算,隨機情況受其他的特性影響,這些特性沒有包括在DRAM或者存儲器介面中。存儲器控制器仲裁和排隊會極大地改善庫沖突頻率,因為更有可能出現不產生沖突的事務處理,而不是那些導致庫沖突的事務處理。

然而,增加存儲器隊列深度未必增加不同存儲器技術之間的相對有效數據速率。例如,即使增加存儲器控制隊列深度,XDR的有效數據速率也比 GDDR3高20%。存在這種增量主要是因為XDR具有更高的庫數量以及更低的tRC值。一般而言,更短的tRC間隔、更多的庫數量以及更大的控制器隊列能產生更高的有效帶寬。

實際上,很多效率限制現象是與行存取粒度相關的問題。tRC約束本質上要求存儲器控制器從新開放的行中存取一定量的數據,以確保數據管線保持充滿。事實上,為保持數據匯流排無中斷地運行,在開放一個行之後,只須讀取很少量的數據,即使不需要額外的數據。

另外一種減少存儲器系統有效帶寬的主要特性被歸類到列存取粒度范疇,它規定了每次讀寫操作必須傳輸的數據量。與之相反,行存取粒度規定每個行激活(一般指每個RAS的CAS操作)需要多少單獨的讀寫操作。列存取粒度對有效數據速率具有不易於量化的巨大影響。因為它規定一個讀或寫操作中需要傳輸的最小數據量,列存取粒度給那些一次只需要很少數據量的系統帶來了問題。例如,一個需要來自兩列各8位元組的16位元組存取粒度系統,必須讀取總共32位元組以存取兩個位置。因為只需要32個位元組中的16個位元組,系統的有效數據速率降低到峰值速率的50%。匯流排帶寬和脈沖時間長度這兩個結構參數規定了存儲器系統的存取粒度。

匯流排帶寬是指連接存儲器控制器和存儲器件之間的數據線數量。它設定最小的存取粒度,因為對於一個指定的存儲器事務處理,每條數據線必須至少傳遞一個數據位。而脈沖時間長度則規定對於指定的事務處理,每條數據線必須傳遞的位數量。每個事務處理中的每條數據線只傳一個數據位的存儲技術,其脈沖時間長度為1。總的列存取粒度很簡單:列存取粒度=匯流排寬度×脈沖時間長度。

很多系統架構僅僅通過增加DRAM器件和存儲匯流排帶寬就能增加存儲系統的可用帶寬。畢竟,如果4個400MHz數據速率的連接可實現 1.6GHz的總峰值帶寬,那麼8個連接將得到3.2GHz。增加一個DRAM器件,電路板上的連線以及ASIC的管腳就會增多,總峰值帶寬相應地倍增。

首要的是,架構師希望完全利用峰值帶寬,這已經達到他們通過物理設計存儲器匯流排所能達到的最大值。具有256位甚或512位存儲匯流排的圖形控制器已並不鮮見,這種控制器需要1,000個,甚至更多的管腳。封裝設計師、ASIC底層規劃工程師以及電路板設計工程師不能找到採用便宜的、商業上可行的方法來對這么多信號進行布線的矽片區域。僅僅增加匯流排寬度來獲得更高的峰值數據速率,會導致因為列存取粒度限制而降低有效帶寬。

假設某個特定存儲技術的脈沖時間長度等於1,對於一個存儲器處理,512位寬系統的存取粒度為512位(或者64位元組)。如果控制器只需要一小段數據,那麼剩下的數據就被浪費掉,這就降低了系統的有效數據速率。例如,只需要存儲系統32位元組數據的控制器將浪費剩餘的32位元組,進而導致有效的數據速率等於50%的峰值速率。這些計算都假定脈沖時間長度為1。隨著存儲器介面數據速率增加的趨勢,大多數新技術的最低脈沖時間長度都大於1。

選擇技巧

存儲器的類型將決定整個嵌入式系統的操作和性能,因此存儲器的選擇是一個非常重要的決策。無論系統是採用電池供電還是由市電供電,應用需求將決定存儲器的類型(易失性或非易失性)以及使用目的(存儲代碼、數據或者兩者兼有)。另外,在選擇過程中,存儲器的尺寸和成本也是需要考慮的重要因素。對於較小的系統,微控制器自帶的存儲器就有可能滿足系統要求,而較大的系統可能要求增加外部存儲器。為嵌入式系統選擇存儲器類型時,需要考慮一些設計參數,包括微控制器的選擇、電壓范圍、電池壽命、讀寫速度、存儲器尺寸、存儲器的特性、擦除/寫入的耐久性以及系統總成本。

選擇存儲器時應遵循的基本原則

1、內部存儲器與外部存儲器

一般情況下,當確定了存儲程序代碼和數據所需要的存儲空間之後,設計工程師將決定是採用內部存儲器還是外部存儲器。通常情況下,內部存儲器的性價比最高但靈活性最低,因此設計工程師必須確定對存儲的需求將來是否會增長,以及是否有某種途徑可以升級到代碼空間更大的微控制器。基於成本考慮,人們通常選擇能滿足應用要求的存儲器容量最小的微控制器,因此在預測代碼規模的時候要必須特別小心,因為代碼規模增大可能要求更換微控制器。目前市場上存在各種規模的外部存儲器器件,我們很容易通過增加存儲器來適應代碼規模的增加。有時這意味著以封裝尺寸相同但容量更大的存儲器替代現有的存儲器,或者在匯流排上增加存儲器。即使微控制器帶有內部存儲器,也可以通過增加外部串列EEPROM或快閃記憶體來滿足系統對非易失性存儲器的需求。

2、引導存儲器

在較大的微控制器系統或基於處理器的系統中,設計工程師可以利用引導代碼進行初始化。應用本身通常決定了是否需要引導代碼,以及是否需要專門的引導存儲器。例如,如果沒有外部的定址匯流排或串列引導介面,通常使用內部存儲器,而不需要專門的引導器件。但在一些沒有內部程序存儲器的系統中,初始化是操作代碼的一部分,因此所有代碼都將駐留在同一個外部程序存儲器中。某些微控制器既有內部存儲器也有外部定址匯流排,在這種情況下,引導代碼將駐留在內部存儲器中,而操作代碼在外部存儲器中。這很可能是最安全的方法,因為改變操作代碼時不會出現意外地修改引導代碼。在所有情況下,引導存儲器都必須是非易失性存儲器。

可以使用任何類型的存儲器來滿足嵌入式系統的要求,但終端應用和總成本要求通常是影響我們做出決策的主要因素。有時,把幾個類型的存儲器結合起來使用能更好地滿足應用系統的要求。例如,一些PDA設計同時使用易失性存儲器和非易失性存儲器作為程序存儲器和數據存儲器。把永久的程序保存在非易失性ROM中,而把由用戶下載的程序和數據存儲在有電池支持的易失性DRAM中。不管選擇哪種存儲器類型,在確定將被用於最終應用系統的存儲器之前,設計工程師必須仔細折中考慮各種設計因素。

5. 急求!! 「光存儲技術」所需要的專業知識以及它的就業前景

光存儲技術,在國內是非常新穎的課題,本科和研究生專業都沒有開設。個別物理專業非常強的專業院校,有開設有相關的博士課題。例如:北京大學微電子電子學院、北京大學物理學院、北京郵電大學,開設有信息材料專業:
信息材料專業

1.《信息顯示技術》信息顯示材料主要包括各類具光電性質的小分子、寡聚物、高分子聚合物或金屬配合物等有機電致發光材料和載流子傳輸功能材料,研究內容主要包括有機電致發光材料及功能材料的設計、合成、性能優化以及機理探索;信息顯示技術主要研究紅、綠、藍三基色及白色有機發光原型器件的制備、工作原理、老化機理及封裝,以及全彩OLED集成化驅動和控制技術研究。OLED是最具前途的下一代平板顯示技術。這種顯示技術使用有機半導體材料發光,具有可實現柔性、驅動電壓低、能耗低、發光亮度與發光效率高、響應速度快等優點。

2.《光電信息材料》研究的主要內容是光電響應性材料的制備及其在信息技術中的應用。光電信息材料主要包括高效穩定的有機發光材料、水溶性發光材料及感測材料等新型光電材料的設計、制備及其物性研究;新型激光材料的制備,及其在高功率和超短脈沖激光技術中的原理和應用;納米材料光子學、自旋光子材料與特殊物理性能。

3.《有機光伏技術》屬於太陽能光利用(太陽能電池技術)。有機光伏技術是採用含有少量碳的有機分子而不是傳統的硅基材料,可以做成超薄和柔性電池,因而有望極大降低成本。這種有機太陽能電池可以在塑料襯底上使用類似於列印或者濺射沉積的方法來製造。太陽電池是利用有機半導體內部的光電效應,有機半導體內的電子在光照下被從HOMO能級激發到LUMO能級,產生一對電子和空穴。電子被低功函數的電極提取,空穴則被來自高功函數電極的電子填充,由此在光照下形成光電流。

4.《有機電子材料》主要研究各類有機電活性材料。這些具有電活性的有機材料,不論是小分子,寡聚物,或是高分子聚合物,從化學結構來看,它們都具有非定域的π共軛電子。由於存在HOMO及LUMO(或者說,能帶中價帶與導帶)之間的能量差距,它們可屬於半導體或導體,這些有機材料呈現多樣的導電性質及各種不同的光物理性質,而具有廣泛的應用。如:當能量的差距較小,這些材料往往可以吸收可見光,具有顏色,可以作為染料應用於雷射光碟等。

5.《納米生物信息》通過納米技術來研究生物體系中信息的感知、傳輸和處理。主要包括在研究生物分子中各種生化反應的化學信息及其與生物功能關系的基礎上,設計並合成納米尺寸的無機、有機和高分子材料,模擬生物功能的基本原理,應用先進感測、計算和通信技術,用於制備生物納米處理器和感測器等,從而實現快速、簡便、高效的獲得復雜生物系統的性態信息。

6.《信息存儲材料》主要研究利用材料在光、電、磁誘導下外在物性的可逆變化來實現信息的大容量存儲。主要包括納米級有機超高存儲材料的合成、性能優化與理論探索;以電子俘獲光存儲技術為指導,合成電子俘獲材料,從而實現信息存儲與傳輸的無限擦/寫循環;在材料合成基礎上,對信息存儲器件、記錄材料和光纖通道等關鍵技術實現器件優化與調控。

7.《硅基液晶顯示》硅基液晶顯示是結合半導體硅CMOS電路技術和液晶顯示技術兩者優勢的一類主動式液晶顯示技術,具有解析度高,可視頻顯示的優點。結合現在的LED技術和光學系統可以實現可移動的大面積、高解析度顯示。主要研究方向為光學系統的設計集成,提高光利用率。

8.《有機場效應晶體管》主要內容包括應用有機半導體材料制備場效應晶體管的工藝、性能、工作原理,驅動和電路應用,從而實現可實用的廉價電子器件應用,如RFID、FPD的驅動電路等。同時,作為OLED顯示的驅動技術,OTFT也是重要有源OLED顯示的核心組件之一。研究方向側重高遷移率材料的設計與合成以及高性能OTFT的制備和工作機理等。

9.《場發射顯示技術》利用納米材料制備場發射針尖,研究材料的制備工藝、工作原理和控制技術等

國內的專業畢業生,都留在中國科學院材料研究所做技術員,還有很多同學都去國外的實驗室深造了。這個專業,談不上就業了,因為太少,屬於高尖人才了。