喂啊伐木累:DRAM、SRAM和Flash存儲器區別

DRAM、SRAM和Flash都屬於存儲器,DRAM通常被稱為內存,也有些朋友會把手機中的Flash閃存誤會成內存。SRAM的存在感相對較弱,但他卻是CPU性能發揮的關鍵。DRAM、SRAM和Flash有何區別,它們是怎樣工作的?


DRAM:動態隨機存取存儲器

DRAM的全稱是Dynamic Random Access Memory,動態隨機存取存儲器。"隨機存取"意味著CPU可以存取其中的的任意位置,而不像硬盤那樣每次存取要以扇區為單位進行。

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而"動態"是因為DRAM的工作採用電容原理,為了防止漏電引發數據錯誤,需要定時重複刷新。當電源中斷後DRAM中的數據就會全部丟失,所以它屬於"易失型"存儲器。

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SRAM:靜態隨機存取存儲器

SRAM的存在感比較弱,因為多數時候它並不是像DRAM那樣以內存條的形式直接展現在大家面前。CPU中集成的高速緩存就屬於SRAM(Static Random-Access Memory,靜態隨機存取存儲器)。在一些無DRAM緩存設計的固態硬盤(如東芝TR200)中,主控內會集成小容量的SRAM緩存。

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SRAM存儲單元是由6個晶體管制成的簡單鎖存器,無需刷新和回寫就能保留數據,速度比DRAM更快。但由於集成度低,SRAM容量比DRAM小,成本比DRAM高,所以在大多數地方只能以較小的容量作為高速緩存使用。斷電後SRAM中的數據也會丟失,同樣屬於"易失性"存儲器。

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Flash:閃存存儲器

鎧俠(原東芝存儲)在上世紀80年代發明NAND型閃存。閃存可以在斷電後持續保存數據,但是它無法隨機存取,最小讀寫單元是Page頁(早期為4KB,當前多為16KB),最小擦除單位是Block塊(當前為16MB左右)。

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閃存使用特殊的"浮柵層"(Floating Gate)來存儲數據,氧化物層(Oxide Layer)的存在可防止浮柵層中電子流失,這是它能夠在斷電後繼續保存數據的原因。

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Flash閃存的1個存儲單元存儲多位數據,這是DRAM和SRAM都做不到的。根據浮柵層中電子的多少,每個存儲單元可以表達1比特(SLC)、2比特(MLC)、3比特(TLC)或4比特(QLC)數據。

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閃存的寫入和擦除基於量子隧道效應,每個單元可以存儲的數據越多,對躍遷到浮柵層的電子數量控制越嚴苛,寫入速度也越慢,所以TLC的閃存性能優於QLC。

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當前的3D閃存在結構上跟傳統閃存又有所不同。3D閃存的單元排列從水平變更為立體的同時,閃存單元的結構也變為類似於圓柱形,Floating Gate浮柵也被Charge Trap電荷捕獲結構代替。

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新一代固態硬盤上已經用上96層堆疊技術的3D閃存,而下一代100+層堆疊的閃存也已完成研發並將很快進入量產階段,在容量、性能和成本上取得新的進步。

喂啊伐木累:DRAM、SRAM和Flash存儲器區別

總結:DRAM是內存(動態刷新,斷電丟數據),SRAM是高速緩存(無需刷新,斷電丟數據),Flash(無需刷新,斷電不丟數據)通常作為硬盤。從容量上看SRAM<dram>"/<dram>


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