存储介质现状与发展趋势
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测绘技术中的数据存储与管理技术解析在测绘技术的发展过程中,数据存储与管理技术起着至关重要的作用。
随着测绘数据的不断增加和内容的多样化,如何高效地存储、管理和利用这些海量数据成为了一个重要的挑战。
本文将从数据存储的需求、存储介质、数据管理技术以及发展趋势等方面进行探讨。
一. 数据存储的需求随着测绘技术的发展,我们需要存储的数据量变得越来越大。
传统的存储介质如硬盘和光盘已经无法满足数据量大、读写速度快的需求。
此外,测绘数据本身的特点也对存储提出了更高的要求。
例如,测绘数据不仅仅是简单的数字或文本信息,更常常是由多维数据和图像组成的复杂数据,需要保存其准确性和完整性。
因此,测绘技术中的数据存储需要具备高容量、高速度、高可靠性和高安全性等特点。
二. 存储介质的选择目前,测绘技术中常用的存储介质主要有硬盘、固态硬盘和云存储等。
硬盘具有读写速度快、存储容量大和成本低的优势,适合存储大规模的测绘数据。
而固态硬盘由于其闪存芯片的使用,具有更快的读写速度和更高的可靠性,适合存储高速度的测绘数据。
云存储则提供了存储空间无限大、数据可远程访问和灵活性强的特点,但由于网络状况的限制,其读写速度有时会相对较慢。
因此,在选择存储介质时,我们需要根据具体的需求来进行权衡和选择。
三. 数据管理技术的发展数据管理技术是保证测绘数据的准确性和完整性的关键。
在传统的数据管理中,我们常常使用关系数据库来管理和查询数据。
然而,对于海量数据的存储和查询来说,关系数据库可能存在性能瓶颈。
因此,近年来,一些新兴的数据管理技术如NoSQL和分布式存储等逐渐被引入到测绘技术中。
NoSQL数据库具有高可扩展性、高性能和灵活的特点,能够满足海量数据存储和查询的需求。
此外,分布式存储技术将数据分散存储在多个节点上,能够更好地应对数据的容量和性能需求。
这些新兴的数据管理技术在测绘技术中的应用将提供更强大和高效的数据管理能力。
四. 数据存储与管理技术的发展趋势随着测绘技术的不断发展和数据量的进一步增加,数据存储和管理技术也将不断演进和完善。
2024年MO磁光盘机市场分析现状概述MO磁光盘机(Magneto-Optical Disc)是一种广泛应用于存储、备份和传输信息的存储介质。
它结合了磁性和光学技术,具有高密度、可重写性和长期保存的特点。
本文将对MO磁光盘机市场的现状进行分析。
市场规模及增长趋势MO磁光盘机市场在过去几年中保持了稳定的增长态势。
根据市场调研数据,全球MO磁光盘机市场规模预计在2020年达到X亿美元,并预计在未来几年内继续增长。
这主要受到企业和个人对数据存储需求的增加以及数据安全性要求的提高的影响。
市场分析市场竞争格局MO磁光盘机市场存在多家主要竞争厂商,其中包括SONY、日立、富士通等知名厂商。
这些企业在技术研发、产品品质和市场份额方面处于领先地位。
此外,还有一些较小的厂商提供廉价的MO磁光盘机产品,增加了市场的竞争压力。
市场驱动因素MO磁光盘机市场的增长受到多个因素的驱动。
首先,企业对大容量数据存储的需求不断增加,MO磁光盘机能够提供高密度和可靠的数据存储解决方案。
其次,数据安全性的要求越来越高,MO磁光盘机具备防止数据丢失和病毒感染的优势。
此外,MO磁光盘机的长期保存性能也受到了用户的认可。
市场挑战因素尽管MO磁光盘机市场存在增长机会,但也面临一些挑战。
首先,随着云存储和固态硬盘等新技术的发展,部分用户已经转向更先进的存储解决方案,这对MO磁光盘机市场造成了一定的竞争压力。
其次,MO磁光盘机产品的价格相对较高,这对于一些预算有限的用户来说可能是一个阻碍因素。
市场前景MO磁光盘机市场前景广阔。
随着大数据时代的到来,对存储介质的需求将会不断增加,特别是在金融、医疗和企业等领域。
预计在未来几年内,MO磁光盘机市场将会继续保持良好的增长态势。
总结MO磁光盘机作为一种可靠的存储介质,在数据存储和备份方面具备优势。
尽管面临竞争和价格等挑战,但MO磁光盘机市场具有良好的增长潜力。
未来,随着技术的进一步发展和市场需求的增加,MO磁光盘机市场有望进一步扩大。
光存储技术发展现状班级:07111306学号:1120131797姓名:程显达1.引言光存储技术是利用光子与物质的作用,将各种信息比如图像、语言、文字等相关数据记录下来,需要的时候再将其读出的存储技术。
光存储技术具有非接触式读写、寿命长、信息位的价格低等优点,随着光量子数据存储技术、三维体存储技术、近场光学技术、光学集成技术的发展,光存储技术必将成为信息产业中的支柱技术。
2.光存储技术的原理从概念上讲,光存储技术是用激光照射介质,通过激光与介质的相互作用使介质发生物理、化学变化,将信息存储下来的技术。
它的基本物理原理为:存储介质受到激光照射后,介质的某种性质(如反射率、反射光极化方向等)发生改变,介质性质的不同状态映射为不同的存储数据,存储数据的读出则通过识别存储单元性质的变化来实现。
对于介质的选取,只要材料的某种性质对光敏感,在被信息调制过的光束照射下,能产生物理、化学性质的改变,并且这种改变能在随后的读出过程中使读出光的性质发生变化,都可以作为光学存储的介质。
举一个例子来简单说明原理,目前得到广泛应用的CD光盘、DVD光盘等光存储介质以二进制数据的形式来存储信息。
信息写入过程中,将编码后的数据送入光调制器,使激光源输出强度不同的光束。
调制后的激光束通过光路系统,经物镜聚焦照射到介质上。
存储介质经激光照射后被烧蚀出小凹坑,所以在存储介质上存在被烧蚀和未烧蚀两种不同的状态,分别对应两种不同的二进制状态0或1。
读取信息时,激光扫描介质,在凹坑处入射光不返回,无凹坑处入射光大部分返回。
根据光束反射能力的不同,将存储介质上的二进制信息读出,再将这些二进制代码解码为原始信息。
3.光存储技术的优点(1).存储密度高,存储容量大。
信息的存储密度表征单位面值或单位体积可存储的二进制位数,用以表示各种存储方法的性能治标。
电子存储器的存储密度约104-106bit/cm2,即使是超大规模集成电子存储器也不会超过106bit/cm2。
档案学中的视频档案管理与存储技术随着科技的不断进步和发展,视频档案作为一种重要的信息载体,正在逐渐成为档案学领域的研究热点。
视频档案管理与存储技术的不断创新和应用,对于保护和利用视频档案资源具有重要意义。
本文将从档案学的角度,探讨视频档案管理与存储技术的现状、挑战和前景。
一、视频档案的特点和重要性视频档案是一种以图像和声音为主要表达方式的档案形式。
与传统的纸质档案相比,视频档案具有形象直观、信息丰富、传播快捷等特点。
视频档案能够真实地记录和展现当时的场景和事件,对于历史研究、文化传承、教育教学等方面具有重要意义。
视频档案的管理和存储是保护和利用视频档案资源的基础。
视频档案管理包括采集、整理、编目、检索等环节,要求对视频档案进行有效分类和组织,以便于后续的利用和传播。
视频档案的存储则需要考虑到数据容量大、传输速度快、信息安全等方面的问题。
二、视频档案管理的挑战和解决方案视频档案管理面临着诸多挑战。
首先,视频档案的数量庞大,对于档案管理人员来说,如何高效地处理和管理这些视频档案是一个重要问题。
其次,视频档案的格式和标准多样,不同的视频格式和标准对于存储和传输的要求也不同,如何统一管理和存储这些不同格式和标准的视频档案是一个难题。
此外,视频档案的长期保存和保护也是一个亟待解决的问题。
针对这些挑战,视频档案管理人员可以采取一系列的解决方案。
首先,通过建立视频档案管理系统,实现对视频档案的分类、整理、编目和检索等功能,提高工作效率。
其次,制定统一的视频档案格式和标准,以便于管理和存储。
此外,可以采用云存储技术,将视频档案存储在云端,提高存储容量和传输速度。
同时,加强对视频档案的数字化处理和修复,确保视频档案的长期保存和保护。
三、视频档案存储技术的发展与应用随着科技的不断进步,视频档案存储技术也在不断创新和应用。
传统的视频存储介质包括磁带、光盘等,但这些介质存在容量限制、读取速度慢、易损坏等问题。
近年来,随着固态硬盘(SSD)和云存储技术的发展,视频档案的存储容量和传输速度得到了显著提升。
电子档案最佳存储介质——缩微胶片中国人民大学档案学院谢小能刘培平归档后的电子文件称为电子档案。
电子档案与传统档案在信息记录方式上有着根本的区别,它是以数字代码方式记录信息的。
电子档案具有以下两个最主要的特性:1、信息的非人工识读性。
经过以数字代码形式存在的电子档案必须由计算机特定的程序解码,人才能识读它。
计算机成为人和信息之间的翻译。
2、系统的依赖性。
电子档案需要依赖于计算机系统,包括软、硬件系统的应用才具有生命力和发挥作用。
电子档案从生成、处理到归档后的一切管理活动都依赖于计算机系统来实现。
电子档案的利用快捷方便。
计算机可以直接访问,检索速度快;并且可以联人计算机网络,实现异地远程调阅。
所以,电子档案的利用具有高效率、易联网、易操作的特点,给人类经济、商务、科技、文化等各个方面带来了巨大的好处。
但是,对于信息安全的基本要求却是不可忽视的。
一、电子档案的保存现状与存在问题存储是信息存在的根本,也是信息利用的基础。
随着电子档案的大量出现,对于档案工作人员来说,当前应该考虑的一个重要问题是电子档案的长期保存问题,这是档案工作者的职责所在。
尽管电子档案在记录方式上与传统档案不同,但其作为档案的本质、功能与传统档案是一样的。
电子档案也是人们在政治、经济、科学、文化活动中产生的,是历史的原始记录。
电子档案和传统档案,记录着人类的知识和智慧,是人类文明得以延续和发展的基础。
因此,必须确保电子档案的长期、永久保存,使这些极其重要而又无法替代的信息不仅能为我们所用,而且也能为我们的子孙后代所用。
当前,越来越多的信息以电子形式建立。
然而,由于电子档案的特殊性,在目前的技术发展状况下,电子档案的数字化存储介质——磁盘、磁带、光盘等的长久保存远没有达到令人满意的水平,甚至可以说目前电子档案的保存状况令人担忧。
早在1996年,美国行星数据系统喷气推动实验室的麦克尔·马丁、苏珊·麦克马洪就说过,“随着越来越多的信息以电子形式存储,导致数据灾难性丢失的可能性就越来越大”“从历史角度来说,直到四、五年前,磁盘还是主要的存储媒介。
熔盐储能在新型电力系统中应用现状与发展趋势摘要:熔盐储能作为一种新型的能量储存技术,在新能源电力系统中扮演着日益重要的角色。
由于可再生能源的发展,如太阳能和风能,电力系统面临着不断增长的不稳定性和间歇性。
熔盐储能作为一种长期能量储存的解决方案,被广泛研究和开发,以满足电力系统的灵活性和可靠性要求。
目前,熔盐储能已经在一些示范项目中得到了验证,并取得了一定的成果。
关键词:熔盐储能;新型电力系统;应用现状引言随着能源消费模式的转变和对碳排放的关注,熔盐储能在新型电力系统的应用前景日益广阔。
熔盐储能具有可调度性、高效率和长寿命的特点,可以为电网提供灵活性,并有效解决能源供需不平衡的问题。
目前,全球范围内的熔盐储能项目正在不断增加,显示了该技术在实际应用中的潜力。
未来,随着技术的进一步发展和成本的降低,熔盐储能有望成为新能源电力系统中的重要组成部分。
1熔盐储能的基本概念熔盐储能是一种电力储能技术,利用高温熔盐作为媒介将电能转化为热能存储起来,然后在需要时将其转化为电能供应给电网。
其基本概念是利用热力学原理和物质相变特性,通过加热熔盐将电能转化为热能,并将热能储存在熔盐中的储能系统中。
当电力需求增加时,可以通过释放储存的热能将其转换为电能。
熔盐储能具有多种优势。
储能效率高,可达到高于90%的能量转换效率。
储能容量大,可根据需要进行规模化扩展。
熔盐储能系统可实现长时间储能,使电力系统具备更高的可靠性和稳定性。
在熔盐储能系统有储热系统和发电系统两部分。
储热系统由储热罐和热储存介质组成,通过加热使熔盐储存热能。
发电系统由蒸汽发生器、蒸汽涡轮机和发电机组成,蒸汽发生器采用熔盐进行热交换,将蓄热的熔盐中的热能转化为蒸汽,再驱动蒸汽涡轮机发电。
熔盐储能技术在电力系统中的应用有很大潜力。
2熔盐储能的工作原理熔盐储能的工作原理是利用高温熔盐作为热能的存储介质。
它通常由储热系统和发电系统两个主要部分组成。
储热系统是熔盐储能的核心部分,其工作原理是将电能转化为热能并储存在熔盐中。
光电信息存储技术及其发展趋势一、引言随着光电等科学技术的发展,人类步入了一个全新的数字化时代和信息时代。
由于信息的多媒体化,人们处理的不仅是简单的数据、文字、声音、图像,而是由高清晰度的和高质量的声音和运动图像等综合在一起的数字多媒体信息。
光电信息存贮技术是一种非接触的写入和读出,如光盘与磁盘相比,有使用寿命长、存贮密度高(比磁盘约高1~2个数量级)、容量大、可靠性高、图像质量好、存贮成本低等优点,因而获得广泛的应用。
尽管新一代的DVD已经进入市场,但光盘在不可擦除和重写以及在数据传输速率等方面不占优势,而且又受光斑尺寸的限制,因而存储密度提高有限,所以出现了各种新型的超高密度光电存储技术。
下面简介一下目前常用与即将使用的光电信息存贮技术,以及下一代具有实用前景的几种光电存储技术。
二、目前常用与即将使用的光电信息存贮技术1.一写多读式光盘存贮一写多读式光盘允许用户直接写入信息,并可在写后直接读出(DRAM),但不能擦除。
因此,它非常适用于存贮需永久保存的图像或资料。
目前,这种光盘多使用650nm的红色激光,其记录单元凹槽的最小直径为0.4mm,而使用短波长的兰光,其最小直径减小到0.14 mm.因此,兰光DVD单面单层盘片的存贮容量可达27GB,是红光4。
7GB的近6倍.日本索尼和三洋公司均已推出这种产品。
荷兰philips公司在2002年7月已推出用兰光DVD的袖珍产品,虽然其盘片直径只有3cm,其存贮容量却达1GB,而驱动器非常小(5.6×3。
4×0。
75cm3),因而可放入数码相机,掌上电脑及手机当中。
2.可擦除式光盘存贮可擦除式光盘与磁盘相似,不仅可以写入,还可以随时擦除。
它也称可重写光盘或可逆式光盘,因而同硬磁盘一样,可方便用于各类系统中.可擦除式光盘有两种:①用激光的热效应使磁光介质局部发生磁反转的磁光盘;②利用激光照射使记录介质局部结晶或使结晶态向非结晶态转变的相变光盘。
2009 年第 2 期大众科技No.2,2009 (总第114期)D A ZHONG KE JI (Cumulatively No.114)存储技术的应用及新一代发展现状秦学义(广西医科大学,广西南宁 530021)【摘要】文章介绍了存储技术中的几种架构方式,以及它们在不同环境下的应用区别,iSCSI的概念、工作流程、标准的制定情况,iSCSI与FC的比较,iSCSI的优势与局限性,介绍了iSCSI-SAN技术及其应用的发展趋势,iSCSI-SAS在未来发展潜力。
【关键词】网络存储;磁盘阵列;光纤信道;SAN;IP-SAN;ISCSI-SAS【中图分类号】TP334.5【文献标识码】A【文章编号】1008-1151(2009)02-0040-03【收稿日期】2008-12-08随着信息化建设的迅猛发展,计算机系统已成为各企事业单位的基础设施,数据成为关系到企业生存的重要资源,数据存储及安全成为信息化进一步发展的重要基础。
人们对数据的依赖性越来越高,特别是企事业的业务运行越来越依赖于所存储的数据信息,而企事业中关键业务数据量的迅速增长,更使得存储系统成为企业信息系统中最重要的组成部门。
存储终于从过去隐藏在计算和传输背后的技术走到了前台。
由于网络的快速发展、在线数据存储的快速增长、生物技术、科学计算、数字影像、电子商务、远程医疗、数据仓库等导致了对存储容量的极大需求,传统的以服务器为中心的存储技术已经不适合今天的存储要求。
在过去,数据存储过多的集中在如何存储数据本身,包括安全性、可靠性、备份、可管理性、可扩展性等,无论是 DAS,SAN,还是 NAS,这些技术都是基于这样的角度考虑的。
目前以网络存储为中心的存储技术得到了进一步的发展,各种存储设备和技术正趋于融合。
不久的将来光纤网络、SCSI 磁盘阵列、NAS 文件服务器、SAS 磁盘阵列、磁盘库等设备都可以运行在一个统一标准的架构中。
网络存储技术沿着几个主要的方向发展:DAS、 NAS、SAN、IP—SAN。
大数据处理中的存储与管理技术随着互联网的普及和信息技术的飞速发展,大数据已经成为当今社会推动经济和科技发展的重要力量。
而在大数据的处理中,存储与管理技术是至关重要的一环,直接关系到大数据分析和应用的效率和准确性。
本文将着重探讨大数据处理中的存储和管理技术。
一、大数据存储技术的发展在大数据存储技术的发展过程中,最初的存储设备是磁带和硬盘,但是这些设备的容量和速度都无法满足大数据处理的需求。
随着各种新型存储介质的出现,大数据存储技术也在不断发展。
其中较具代表性的存储介质有:1. SSD(固态硬盘):SSD相比传统的机械硬盘,具有更快的读取速度和更低的能耗,是大数据存储架构中常用的技术之一。
2. 分布式文件系统:分布式文件系统可以把大数据划分成多个小文件,并通过不同的节点进行分布式存储,提高了数据的可靠性和读写性能。
3. 光存储器:光存储器被广泛应用于数据备份和长期存储的场景,其存储介质是DVD、蓝光等光盘,具有读写速度快、安全可靠等优点。
4. Hadoop分布式文件系统(HDFS):HDFS是Hadoop生态中的分布式文件系统,可以支持大规模的数据存储和管理,实现高可靠性、高可扩展性。
上述存储技术各自具有优缺点,并且在不同的场景中适用程度也不同,因此需要根据实际情况选择合适的存储技术。
二、大数据管理技术的发展大数据管理技术主要包括数据清洗、数据归档、数据备份和数据治理等方面。
其中,数据清洗是数据管理中最为重要的一环,因为数据质量直接关系到后续的数据分析和应用。
随着大数据量和复杂度的增加,传统的数据管理方法已经无法胜任大数据处理的需求,因此需要借助新型管理技术来应对挑战。
下面列举几种较为流行的大数据管理技术:1. 数据湖:数据湖是一个数据存储池,其中包含了多种数据类型和格式,包括结构化、半结构化和非结构化数据。
数据湖可以帮助用户更有效地管理数据,实现快速数据存储和检索。
2. ELT(Extract, Load, Transform):ELT是一种将数据从源系统抽取、装载到目标系统,并进行次级转换的技术,相比传统的ETL(Extract, Transform, Load),它可以更快地将数据转换为可直接使用的格式。
网络存储技术现状、存在的问题及对策研究摘要:在当今的社会中,网络存储已经成为信息社会中非常关键的技术,因此讨论并分析在当前的网络存储技术中的存储现状及存在的种种问题,对传统的存储技术进行简单的分析说明,并对比当今的网络存储技术和传统网络存储技术的优缺点,从而,提出几种常用的有效的解决方案并展示二种新的比较实用方便的存储技术。
关键词:网络存储存在的现状措施研究;存在的问题;对应措施;1.前言目前,信息量的飞速发展使得存储容量也飞速增长,发展一种具有成本效益和可管理和先进存储方式就成为必然,网络存储已经成为当今社会不可或缺的关键技术之一,文章深入分析网络存储技术的现状及存在的问题。
2.网络存储技术的概况所谓网络存储技(Network Storage Technologies),就是以互联网为载体实现数据的传输与存储,将“存储”与“网络”结合起来,通过网络连接各存储设备,存储设备与存储设备之间,存储设备与服务器之间的数据在网络间的高性能传输。
现在,存储领域和网络技术在网络存储的联系下便顺理成章的结合在了一起,如果想要彻底地解决存储方案在传统方面的不足,主要就看是否有超大的存储容量、数据传输率能否曾打和是否能有很高的系统的可利用性。
因此,在当今存储市场不断增加的需求的推动下,传统的存储技术也正向现在日益强大的网络存储系统飞快的发展着。
3.网络储存存在现状现今,计算机的主要应用模式已转化为数据的存储和访问,存储技术业已成为计算机核心热点技术,受机械部件自身性能的限制,数据的存取速度己经成严重影响计算机系统的性能。
同时,网络存储的安全问题也是网路存储技术中最重要的一个问题,随着一些数据在网络中有着重要的价值,数据遭到的安全威胁的事件也逐渐的增多,如果不能保证存储的安全问题,不采取一定措施的话就能造成巨大经济损失。
计算机的传统网络存储子系统是和主机一体的,并且是通过I/O通道方式和主机相连接,从而使数据由网络通过传输通道介质传送到主机的内存之中,最后再传送到存储子系统之中。
磁性存储设备的发展历程与技术进展磁性存储设备是一种能够将数据以磁场的形式存储的设备。
它可以长时间保存大量的数据,并且快速读取和写入。
磁性存储设备已经成为计算机和其他电子设备中最常见的数据存储形式之一。
本文将介绍磁性存储设备的发展历程与技术进展。
磁性存储设备最早可以追溯到1950年代,当时磁带和磁鼓成为主流的存储介质。
磁带是一种将数据以线性方式存储的设备,它使用带状介质将数据记录在磁性涂层上。
磁鼓则是一种将数据以环形方式存储的设备,它使用磁性涂层覆盖在旋转的金属鼓上。
这两种设备在当时被广泛应用于大型计算机和机房。
随着计算机技术的飞速发展,磁性存储设备也经历了长足的进步。
1960年代末,二极管的发明使得磁性存储设备的读写速度大幅提升。
这一时期,硬盘驱动器开始流行起来。
硬盘驱动器是一种将数据存储在旋转的磁性盘片上的设备。
它具有较快的访问速度和较大的存储容量,成为了主流的存储设备。
在1980年代,磁性存储设备的容量和速度继续提升。
硬盘驱动器的尺寸缩小,原本占据一个房间的设备可以在桌面上使用。
磁盘阵列也开始出现,它是一种将多个硬盘驱动器组合在一起形成的存储系统,能够提高数据的容错性和读写速度。
到了1990年代,固态存储器开始兴起。
固态存储器不再使用磁性材料,而是利用电子存储的原理来保存数据。
它的读写速度非常快,但容量较小,价格昂贵。
然而,随着技术的进步,固态存储器逐渐变得更加实用,并成为磁性存储设备的重要竞争对手。
随着21世纪的到来,磁性存储设备的容量和速度取得了重大的突破。
硬盘驱动器的容量逐渐增加,从几百兆字节到现在的几十或上百特字节。
同时,固态存储器的价格也大幅下降,容量不断增加。
这使得人们可以选择更合适的存储设备来满足不同的需求。
除了硬盘驱动器和固态存储器,近年来还涌现出其他一些磁性存储设备。
例如,磁性随机存取存储器(MRAM)利用磁阻效应来存储数据,具有非常快的读写速度和高可靠性。
氦气硬盘驱动器则使用氦气来代替空气,减小了盘片之间的空气阻力,从而减少能量消耗和振动噪音。
存储介质现状与发展趋势 摘 要 信息的存储在整个信息处理系统中都占有至关重要的地位。本文在分析了主流存储介质及其存储原理的基础上,主要讨论了目前较为流行的闪存这一存储介质的发展和原理,并对NOR型和NAND型闪存做以比较,同时浅略描述了对未来存储介质的发展趋势。
关键词 存储介质 闪存 NOR结构 NAND结构
引 言 信息的存储在整个信息处理系统中都占有至关重要的地位。从计算机诞生之日起过去的60多年里,硬盘驱动器(HDD)一直是存储系统领衔者。在这个新技术层出不穷的时代,一些老的存储介质如软盘,由于技术等方面的原因逐渐淡出,一些新的存储介质如闪存Flash Memory、固态存储盘SDD以及光盘存储技术迅速发展起来,增加了未来信息储存的多样化。 目前主流存储介质分为三大类:半导体存储、磁介质存储以及光介质存储。其中,半导体存储又可分为易失性存储RAM与非易失性存储NVM。其储存原理结构如下。
写入型 型、一次写入型、多次光介质存储器 只读、软磁盘、硬磁盘磁介质存储器 磁带快闪存储器电可擦除紫外线可擦除一次性可编程掩膜非易失性存储器动态静态型双极型:易失性存储器半导体存储器RAIDDAFLASHPROMEEPROMPROMROMNVMDRAMSRAMMOSRAM/2 其中,双极型存取速度快,但集成度低,一般用于大型计算机或高速微机的Cache;静态SRAM速度较快,集成度较低,一般用于对速度要求高、而容量不大的场合(例如Cache);动态DRAM集成度较高但存取速度较低,一般用于需较大容量的场合(例如主存);特别是闪存(FLASH),它作为一种良好的非易失性存储方案,已成为各类移动存储设备(如MP3/MP4、数码相机、掌上电脑等)最核心的部件之一。目前,随着闪存(FLASH)芯片功耗更低、重量更轻、容量越来越大,价格不断下降,闪存(FLASH)将在更多领域上获得应用,甚至在一定程度上取代硬盘驱动器。 随着信息技术的飞速发展,人类要处理的信息量与日俱增,就必然要求存储介质具有更高信息存储密度、更快响应速度、以及更高的安全性与稳定性。闪存和其它存储介质如何作出适应性的发展,新兴存储介质能否得到进一步应用会成为未来信息存储讨论的重点。 一、闪存(Flash Memory) 1.1 闪存的发展 在1984年, 东芝公司的Fujio Masuoka首先提出了快速闪存存储器的概念。闪存的特点是非易失性, 其记录速度也非常快, 体积很小, 重量极轻, 抗震性能极强。另外, 闪存盘还具有防潮防磁, 耐高低温( - 40。C ~ + 70。C)等特性, 安全可靠性很高。Intel是第一个生产闪存并将其投放市场的公司。1988年, 公司推出了一款256K bit闪存芯片。Intel发明的这类闪存被统称为NOR闪存。第二种闪存称为NAND闪存, 它由日立公司于1989年研制, 并被认为是NOR闪存的理想替代。它们之间的区别与比较将在后面讨论。
1.2 闪存的工作原理 闪存是一种长寿命的非易失性(在断电情况下仍能保持所存储的数据信息)的存储器。数据删除不是以单个的字节为单位,而是以固定的区块为单位,区块大小一般为256 KB~20 MB。 闪存实际上是电可擦除只读存储器(EEPROM)的变种。EEPROM一般MOS闸极和通道的间隔为氧化层之绝缘, 而闪存的特色是在控制门与通道间多了一层称为“浮闸”或 “浮点门”的物质。浮点门只能通过控制门连接到字元线。这就使得闪存可快速完成读、写、擦除等三种基本操作模式; 就算在不提供电源给存储的环境下, 也能透过此浮闸, 来保持数据的完整性。 闪存阵列采用内部闭合电路, 这样不仅使电子区能够作用于整个芯片, 还可以预先设定“区块”(如128KB) , 这些区块是闪存器件中最小的可擦除实体。擦除一个区块就是把所有的位设置为“1”。在设定区块的同时就将芯片中的目标区域擦除干净, 以备重新写入。传统的EEPROM 芯片每次只能擦除一个字节, 而闪存每次可擦写一块或整个芯片。因此,闪存效率远远高于传统的EEPROM。 闪存通常被用来保存设置信息,其存储特性相当于硬盘,这项特性正是闪存得以成为各类便携型数字设备的存储介质的基础如在电脑的BIOS、PDA、数码相机中保存资料等。另一方面,闪存不像RAM 一样以字节为单位改写数据,因此不能取代RAM。
1.3 闪存的分类及比较 1.3.1 分类 NOR(或非门)和NAND(与非门)结构的闪存是现在市场上两种主要的非易失闪存。NOR型与NAND型闪存的区别很大。 NOR型闪存更像内存,有独立的地址线和数据线,但价格比较贵,容量比较小;NOR的传输效率很高,在l~4 MB的小容量时具有很高的成本效益,但是较低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。因此,NOR型闪存比较适合频繁随机读写的场合,通常用于存储程序代码并直接在闪存内运行,手机就是使用NOR型闪存的大户,所以手机的“内存”容量通常不大; 而NAND型更像硬盘,地址线和数据线是共用的I/O线,类似硬盘的所有信息都通过一条硬盘线传送一般,而且NAND型与NOR型闪存相比,能提供极高的单元密度,可以达到高存储密度,写入和擦除的速度也很快,容量大、芯片面积小、单元密度高、擦除速度快、成本低等特点也是所有U 盘都使用NAND闪存作为存储介质的原因。应用NAND闪存的困难在于需要特殊的系统接口。
1.3.2 NOR型和NAND型闪存的比较 (1) 性能比较 闪存是非易失内存,可以对内存单元块进行擦写和再编程。任何闪存器件的写入操作只能在空的或已擦除的单元内进行,所以大多数情况下,在进行写入操 作之前必须先执行擦除。NAND器件执行擦除操作是十分简单的,而NOR器件则要求在进行擦除前先要将目标块内所有的位都写为0。擦除NOR器件时是以64~ 128KB的块进行的,执行一个写入/ 擦除操作的时间为5 s;擦除NAND器件是以8~32 KB的块进行的,执行相同的操作最多只需要4 ms。执行擦除时块尺寸的不同进一步拉大了NOR和NAND之间的性能差距。统计表明,对于给定的一套写入操作(尤其是更新小文件时),更多的擦除操作必须在基于NOR的单元中进行。 这样,当选择存储解决方案时,设计师必须权衡以下的各项因素: ①NOR的读速度比NAND稍快一些; ②NAND的写入速度比NOR快很多; ③NAND的4 ms擦除速度远比NOR的5 s快,大多数写入操作需要先进行擦除操作; ④NAND的擦除单元更小,相应的擦除电路更少。
(2) 接口差别 NOR闪存带有SRAM接口,有足够的地址引脚来寻址,可以很容易地存取其内部的每一个字节。NAND闪存使用复杂的I/O口来串行地存取资料,各个产品或厂商的方法可能各不相同。8个引脚用来传送控制、地址和资料信息。NAND读和写操作采用512字节的块,这一点有点像硬盘管理中的此类操作。很自然地,基于NAND的闪存就可以取代硬盘或其他块设备。
(3) 容量和成本 NAND闪存的单元尺寸几乎是NOR闪存的一半,生产过程更为简单,NAND 结构可以在给定的模具尺寸内提供更高的容量,也就相应地降低了价格。NOR占有容量为1~16 MB 闪存市场的大部分,而NAND闪存只是存在于8 MB 以上的产品当中,这也说明NOR主要应用在代码存储介质中,NAND适合于资料存储,NAND在Compact FLASH(小型闪存)、Secore Digital、PC Caxds 和MMC 存储卡市场上所占份额最大。
(4) 可靠性 采用闪存介质时,一个需要重点考虑的问题是可靠性。对于需要扩展MTBF 的系统来说,闪存是非常合适的存储方案。可以从寿命(耐用性)、位交换和坏块处理三个方面来比较NOR和NAND的可靠性。 ①寿命(耐用性)。在NOR闪存中,每个块的最大擦写次数是100万次,而NOR的擦写次数是10万次。NAND内存除了具有10∶1的块擦除周期优势,典型的NAND块尺寸是NOR器件的1/8,每个NAND内存块在给定的时间内的删除次数要少。 ②位交换。所有闪存器件都受位交换现象的困扰。在某些情况下(很少见,NAND发生的次数要比NOR多),一个比特位会发生反转或被报告反转了。一位的变化可能不明显,但是如果发生在一个关键文件上,这个小小的故障可能导致系统停机。如果只是报告有问题,多读几次就可能解决。但是,如果这个位真的改变了,就必须采用错误探测/ 错误纠正(EDC/ECC)算法。位反转的问题更多见于NAND闪存,NAND的供货商建议使用NAND闪存的时候,同时使用EDC/ECC算法。这个问题在用NAND存储多媒体信息时倒不是致命的。但是,如果用本地存储设备来存储操作系统、配置文件或其他敏感信息时,必须使用EDC/ECC系统以确保可靠性。 ③坏块处理。NAND器件中的坏块是随机分布的。以前也曾有过消除坏块的努力,但发现成品率太低,代价太高,根本不划算。NAND器件需要对介质进行初始化扫描以发现坏块,并将坏块标记为不可用。在已制成的器件中,如果不能通过可靠的方法不能进行这项处理,将导致高故障率。
(5) 易于使用 可以非常直接地使用基于NOR的闪存,可以像其它内存那样连接,并可以在上面直接运行代码。由于需要I/O接口,NAND要复杂得多。各种NAND器件的存取方法因厂家而异。在使用NAND器件时,必须先写入驱动程序,才能继续执行其他操作。向NAND器件写入信息是需要技巧的,因为设计师绝不能向坏块写入,这就意味着在NAND器件上自始至终都必须进行虚拟映像。
1.3.3 闪存的应用 闪存是存储电子信息的存储器, 一般应用在数码相机、掌上电脑、MP3等小型数码产品中作为存储介质, 样子小巧, 有如一张卡片, 所以也称之为闪存卡。根据不同的生产厂商和不同的应用, 闪存卡大致有U盘( 闪存盘)、Smart Media( SM卡)、Compact Flash( CF卡)、Multimedia Card(MMC卡)、Secure Digital ( SD卡)、Memory Stick(记忆棒)、XD - P icture Card( XD卡) 和微硬盘(M icroD rive), 容量也发展到现在超过250GB。这些闪存卡虽然外观、规格不同, 但是技术原理都是相同的。
二、其它主流存储介质发展 1. 硬盘HD的发展 IBM于1956年9月推出了第一个磁盘系统IBM 350 RAMAC, 用到50个直径为24英寸的盘片, 而仅有5MB的存储容量。1968年, IBM又开发出了利用称为“Winchester”(温彻斯特)技术的硬盘。该技术的原理是采用密封盘体包裹可高速旋转的覆盖记录涂层的盘片, 磁头悬浮于盘片上方, 可沿盘片的径向移动, 但不与盘片接触。1973年采用该技术制造的硬盘IBM 3340结构与今天使用的硬盘已经非常类似了。到了20世纪80年代, 薄膜磁头技术的出现使得存储密度突破了10Mbit / inch2; 上世纪90年代和21世纪初, 硬盘技术进入了加速发展时期, 磁阻磁头、巨磁阻磁头和AFC(反铁磁性耦合)存储介质的相继出现, 使得硬盘容量几乎以每年100%的速度增长, 3.5英寸磁盘成为主流, 转速上升到15000rpm /m, 单碟容量达到了惊人的640GB, 垂直记录技术的出现更使硬盘容量突破了1TB。