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非易失性高速存储技术

发布时间: 2022-05-01 14:07:09

1. 什么是非易失性存储

断电后,所存储的数据不会丢失的存储器。
在许多常见的应用中,微处理器要求用非易失性存储器来存放其可执行代码、变量和其他暂态数据。rom、eprom或flash
memory(快闪存储器)常被用来存放可执行代码(因这些代码不会被频繁修改)

2. 英特尔傲腾技术是什么

傲腾技术是由英特尔推出的一种高速存储技术,由3D XPoint内存介质、英特尔内存和存储控制器、英特尔互联 IP 和英特尔软件共同构成。

其中,3D XPoint内存介质是傲腾技术的基石,由英特尔和镁光科技共同推出的非易失性高速存储技术,具有NAND类似的容量以及内存(DRAM)类似的性能。

(2)非易失性高速存储技术扩展阅读:

傲腾技术的主要功能

1、提升开机速度。这里我们使用Boot Racer开机时间检测软件进行测试,测试对象是以机械硬盘作为系统盘的电脑,根据对比启用、禁用傲腾技术的不同状况下进入系统的时间,来展示傲腾的加速效果。结果显示,在启用傲腾后,开机所需时间明显缩短。

2、提升软件加载速度。这里以PhotoShop为例,测试傲腾技术对软件启动的加速效果。总的来看,在开启傲腾的情况下,软件的启动和加载速度提升了一倍多。而且在PS的操作过程中,素材的加载速度也有所提升。

3、提升文件解压缩速度。我们选择了大小为2G左右的压缩包,使用WinRAR解压软件进行解压工作,对傲腾技术+机械硬盘、纯机械硬盘这两种组合的解压时间进行对比测试。数据显示,傲腾技术对减少解压时间有一定效果,这也体现出了傲腾技术数据读取时高速性能。

3. 什么叫非易失性内存

什么叫非易失性内存呢?非易失性内存(racetrack memory)是一种可以让便携式消费级设备存储容量倍增,而电量消耗却小幅度降低的技术。据称非易失性内存技术把记录在磁性材料中的位列(Bit Column)制成像跑道似的构造。沿垂直(或水平)于硅底板方向配置的磁性材料可大量记录信息。在消费级电子设备上可以存储50万首音乐,而现在 160GB的iPod Classic版本,只能存储4万首歌曲。另外,此技术的磨损率几乎为零,因此,此快闪记忆体的寿命再一次获得增强,可进行上万次写操作。

4. 英特尔傲腾原理是什么为什么能提升PC性能

你好。文章有点长,请耐心查阅

英特尔傲腾技术(Optance)一经推出就被许多人誉为是“摩尔定律颠覆者”。在硬盘与内存性能差距极大的今天,傲腾技术的出现带来的不仅是存储性能以及PC性能的巨大提升,也是对当下大数据化进程的一次大促进。傲腾技术真的有这么神?它又是如何实现大提速的呢?接下来,我们IT网络就来给大家解密傲腾技术。

英特尔傲腾技术原理解析

傲腾技术是由英特尔推出的一种高速存储技术,由3D XPoint内存介质、英特尔内存和存储控制器、英特尔互联 IP 和英特尔软件共同构成。其中,3D XPoint内存介质是傲腾技术的基石。


3D XPoint是由英特尔和镁光科技共同推出的非易失性高速存储技术,具有NAND类似的容量以及内存(DRAM)类似的性能。

从介质结构上看,3D XPoint采用的是立体交叉矩阵结构。介质存储器由内存单元、选择器以及读写总线构成,内存单元和选择器位于交叉叠起的字线和位线之间。这种构成方式相比NAND上复杂的电容、晶体管结构来说要简单的多,使得单个内存单元占据的空间更小。3D XPoint还通过采用立体堆叠技术,在单位面积上垂直增加存储层数,进一步提升存储密度。得益于这样的结构方式,3D XPoint的存储密度是内存的10倍。


3D XPoint的数据访问方式也是非常特殊的。传统的NAND采用的是电容存储原理,通过以浮置栅极是否带电来表示1或0。同时,NAND由block(块)构成,block的基本单元是page(页),NAND的page进行一次编程才能存储1bit数据,而且擦除操作要在block层级进行操作。这种方式导致了NAND速度相比内存要慢,也是其寿命较短的重要原因。

而3D XPoint采用了全新的存储原理,内存单元是一种特殊的电阻材料,它的特殊之处在于,在施加了不同的电压后,材料形态会发生改变,从而改变电阻阻值,即便是电压消失,其阻值仍然存在。也就是说,3D XPoint可以通过改变电压大小实现0和1的区分。所以我们可以看到,3D XPoint中,基础访问单位是bit,数据以bit的形式存储在内存单元中,一个内存单元可存储1bit数据。在数据访问效率上,3D XPoint比NAND更高。更值得一提的是,内存单元材料本身不会因为形态的重复改变而老化衰退,因此3D XPoint在寿命上也较NAND更有优势。

得益于上面提到的立体交叉矩阵结构,3D XPoint在包括速度、寿命以及容量等方面的表现都相当不俗。具体来说,根据官方提供的数据,3D XPoint速度和寿命均为NAND闪存的1000倍;在延迟方面,3D XPoint是NAND闪存的千分之一,为内存(DRAM)的10倍;在存储密度上,3D XPoint则是内存的10倍。而从价格方面上看,3D XPoint价格介于内存和NAND之间,仅为内存的一半。

我们知道,无论是机械硬盘还是固态硬盘,在速度上与内存相比有着非常大的差距,这也成为目前影响用户体验(尤其是企业用户)的一大瓶颈。而3D XPoint以及英特尔傲腾技术的出现相当于在硬盘与内存之间创立了一个新的层级,极大地弥补这二者间的性能差距。在不考虑成本的前提下,3D XPoint是目前存储器的一个优秀的代替品,速度更快、寿命更长,容量也较大,对企业数据存储来说是一个非常不错的选择。而对消费级市场而言,3D XPoint则更适合作为内存与硬盘之间的加速剂,提升PC整体性能。


英特尔傲腾技术产品系列

从目前的产品线可以看到,英特尔从企业级以及消费级两个市场双线并行,推出满足不同场景用户的傲腾技术存储解决方案。


而在消费级市场上,英特尔则推出了傲腾内存(Optance Memory),以提升硬盘速度,做到存储高速度和高容量的结合。傲腾内存与普通的M.2 SSD一样,采用M.2 SSD接口,连接在主板M.2插槽上使用,20纳米制造工艺,支持PCIe3.0*2通道。在性能方面,16GB版本持续读取最高为900MB/s,持续写入最高为145MB/s;4K 随机读取为19万 IOPS,4K随机写入是3.5万 IOPS。32GB版本持续读取速度为1200MB/s,持续写入最高为280MB/s;4K 随机读取为30万 IOPS,4K随机写入是7万 IOPS。

英特尔傲腾技术的应用

企业应用方面,英特尔已经与阿里、华为、新华三等众多知名厂商展开合作,旨在通过使用英特尔傲腾技术提升企业在高性能计算、通信、分析等方面的性能。

在今年 5月份的英特尔傲腾技术分享会上,阿里云数据库业务总经理曹伟在介绍POLARDB时提到,阿里云在云存储节点上就使用了英特尔傲腾SSD,创新的3D XPoint介质比NAND提供了更低的I/O延迟和更高的I/O QoS稳定性,数据库整体QoS方面,在95%延迟的指标上提升了76%的性能。

会上英特尔也表示,面向企业用户的傲腾固态盘DC P4800X有效缓存和存储并扩展了内存,IOPS突破瓶颈,性能平均提升5~8倍,耐用性提高2.8倍,服务质量达到之前的60倍,而延迟则降低40倍。

而面向一般用户的傲腾内存在实际表现上也相当客观。在搭配大容量机械硬盘使用时,傲腾内存能够明显提升装载在机械硬盘内的系统、应用、文件等的启动、运行和加载速度,效果与当前流行的SSD系统盘+HDD数据仓组合相当。

如若在与第八代酷睿处理器配合使用下,傲腾内存可以将游戏和媒体加载速度分别提升4.7倍和1.7倍,进一步释放CPU利用率,实现更快的3D渲染、图像分析、游戏加载等加速操作。

基于以上的出色表现以及价格方面综合考虑,傲腾内存的确不失为一种更为经济可行的存储加速方案。傲腾内存和机械硬盘的组合,很好地解决了此前许多普通用户对“高速度与大容量不可兼得”的矛盾。

总的来看,英特尔傲腾技术是对存储产业的又一次创新。通过创新产品结构,创造出性能更强、容量更大、耐用性更高的3D XPoint介质,并整合英特尔独有的软件技术形成一套更为高效经济的高速存储解决方案,实现PC性能的大提升。无论是对企业级用户还是终端消费者,傲腾技术都是他们在数据存储上的强力支撑。

5. 几种新型非易失性存储器

关键词: 非易失性存储器;FeRAM;MRAM;OUM引言更高密度、更大带宽、更低功耗、更短延迟时问、更低成本和更高可靠性是存储器设计和制造者追求的永恒目标。根据这一目标,人们研究各种存储技术,以满足应用的需求。本文对目前几种比较有竞争力和发展潜力的新型非易失性存储器做了一个简单的介绍。
图1 MTJ元件结构示意图铁电存储器(FeRAM)
铁电存储器是一种在断电时不会丢失内容的非易失存储器,具有高速、高密度、低功耗和抗辐射等优点。
当前应用于存储器的铁电材料主要有钙钛矿结构系列,包括PbZr1-xTixO3,SrBi2Ti2O9和Bi4-xLaxTi3O12等。铁电存储器的存储原理是基于铁电材料的高介电常数和铁电极化特性,按工作模式可以分为破坏性读出(DRO)和非破坏性读出(NDRO)。DRO模式是利用铁电薄膜的电容效应,以铁电薄膜电容取代常规的存储电荷的电容,利用铁电薄膜的极化反转来实现数据的写入与读取。铁电随机存取存储器(FeRAM)就是基于DRO工作模式。这种破坏性的读出后需重新写入数据,所以FeRAM在信息读取过程中伴随着大量的擦除/重写的操作。随着不断地极化反转,此类FeRAM会发生疲劳失效等可靠性问题。目前,市场上的铁电存储器全部都是采用这种工作模式。

6. ROM是易失性存储器还是非易事性存储器

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。
因此,是非易失性存储器
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,借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)。

7. 什么是易失性存储器什么是非易失性存储器

易失性存储器就是在关闭计算机或者突然性、意外性关闭计算机的时候,里面的数据会丢失,就像内存。非易失性存储器在上面的情况下数据不会丢失,像硬盘等外存。