閃存是什么意思?閃存是指快閃存儲器(英語:flash memory),是一種電子式可清除程序化只讀存儲器的形式,允許在操作中被多次擦或?qū)懙拇鎯ζ鳌_@種科技主要用于一般性數(shù)據(jù)存儲,以及在計算機與其他數(shù)字產(chǎn)品間交換傳輸數(shù)據(jù),如儲存卡與U盤。閃存是一種特殊的、以宏塊抹寫的EPROM。早期的閃存進(jìn)行一次抹除,就會清除掉整顆芯片上的數(shù)據(jù)。
閃存的概念
閃存是一種非易失性存儲器,即斷電數(shù)據(jù)也不會丟失。因為閃存不像RAM(隨機存取存儲器)一樣以字節(jié)為單位改寫數(shù)據(jù),因此不能取代RAM。
閃存卡(Flash Card)是利用閃存(Flash Memory)技術(shù)達(dá)到存儲電子信息的存儲器,一般應(yīng)用在數(shù)碼相機,掌上電腦,MP3等小型數(shù)碼產(chǎn)品中作為存儲介質(zhì),所以樣子小巧,有如一張卡片,所以稱之為閃存卡。根據(jù)不同的生產(chǎn)廠商和不同的應(yīng)用,閃存卡大概有SmartMedia(SM卡)、Compact Flash(CF卡)、MultiMediaCard(MMC卡)、Secure Digital(SD卡)、Memory Stick(記憶棒)、XD-Picture Card(XD卡)和微硬盤(MICRODRIVE)這些閃存卡雖然外觀、規(guī)格不同,但是技術(shù)原理都是相同的。
閃存的技術(shù)特點
NOR型與NAND型閃存的區(qū)別很大,打個比方說,NOR型閃存更像內(nèi)存,有獨立的地址線和數(shù)據(jù)線,但價格比較貴,容量比較小;而NAND型更像硬盤,地址線和數(shù)據(jù)線是共用的I/O線,類似硬盤的所有信息都通過一條硬盤線傳送一般,而且NAND型與NOR型閃存相比,成本要低一些,而容量大得多。因此,NOR型閃存比較適合頻繁隨機讀寫的場合,通常用于存儲程序代碼并直接在閃存內(nèi)運行,手機就是使用NOR型閃存的大戶,所以手機的“內(nèi)存”容量通常不大;NAND型閃存主要用來存儲資料,我們常用的閃存產(chǎn)品,如閃存盤、數(shù)碼存儲卡都是用NAND型閃存。這里我們還需要端正一個概念,那就是閃存的速度其實很有限,它本身操作速度、頻率就比內(nèi)存低得多,而且NAND型閃存類似硬盤的操作方式效率也比內(nèi)存的直接訪問方式慢得多。因此,不要以為閃存盤的性能瓶頸是在接口,甚至想當(dāng)然地認(rèn)為閃存盤采用USB2.0接口之后會獲得巨大的性能提升。
前面提到NAND型閃存的操作方式效率低,這和它的架構(gòu)設(shè)計和接口設(shè)計有關(guān),它操作起來確實挺像硬盤(其實NAND型閃存在設(shè)計之初確實考慮了與硬盤的兼容性),它的性能特點也很像硬盤:小數(shù)據(jù)塊操作速度很慢,而大數(shù)據(jù)塊速度就很快,這種差異遠(yuǎn)比其他存儲介質(zhì)大的多。這種性能特點非常值得我們留意。
閃存存取比較快速,無噪音,散熱小。用戶空間容量需求量小的,打算購置的話可以不考慮太多,同樣存儲空間買閃存。如果需要容量空間大的(如500G),就買硬盤,較為便宜,也可以滿足用戶應(yīng)用的需求。
閃存的分類
按種類分
U盤、CF卡、SM卡、SD/MMC卡、記憶棒、XD卡、MS卡、TF卡、PCIe閃存卡
按品牌分
矽統(tǒng)(SIS)、金士頓、索尼、LSI、閃迪、Kingmax、鷹泰、創(chuàng)見、愛國者、紐曼、威剛、聯(lián)想、臺電、微星、SSK、三星、海力士
【NAND型閃存】內(nèi)存和NOR型閃存的基本存儲單元是bit,用戶可以隨機訪問任何一個bit的信息。而NAND型閃存的基本存儲單元是頁(Page)(可以看到,NAND型閃存的頁就類似硬盤的扇區(qū),硬盤的一個扇區(qū)也為512字節(jié))。每一頁的有效容量是512字節(jié)的倍數(shù)。所謂的有效容量是指用于數(shù)據(jù)存儲的部分,實際上還要加上16字節(jié)的校驗信息,因此我們可以在閃存廠商的技術(shù)資料當(dāng)中看到“(512+16)Byte”的表示方式。2Gb以下容量的NAND型閃存絕大多數(shù)是(512+16)字節(jié)的頁面容量,2Gb以上容量的NAND型閃存則將頁容量擴(kuò)大到(2048+64)字節(jié)。
NAND型閃存以塊(sector)為單位進(jìn)行擦除操作。閃存的寫入操作必須在空白區(qū)域進(jìn)行,如果目標(biāo)區(qū)域已經(jīng)有數(shù)據(jù),必須先擦除后寫入,因此擦除操作是閃存的基本操作。一般每個塊包含32個512字節(jié)的頁(page),容量16KB;而大容量閃存采用2KB頁時,則每個塊包含64個頁,容量128KB。
每顆NAND型閃存的I/O接口一般是8條,每條數(shù)據(jù)線每次傳輸(512+16)bit信息,8條就是(512+16)×8bit,也就是前面說的512字節(jié)。但較大容量的NAND型閃存也越來越多地采用16條I/O線的設(shè)計,如三星編號K9K1G16U0A的芯片就是64M×16bit的NAND型閃存,容量1Gb,基本數(shù)據(jù)單位是(256+8)×16bit,還是512字節(jié)。
尋址時,NAND型閃存通過8條I/O接口數(shù)據(jù)線傳輸?shù)刂沸畔,每包傳?位地址信息。由于閃存芯片容量比較大,一組8位地址只夠?qū)ぶ?56個頁,顯然是不夠的,因此通常一次地址傳送需要分若干組,占用若干個時鐘周期。NAND的地址信息包括列地址(頁面中的起始操作地址)、塊地址和相應(yīng)的頁面地址,傳送時分別分組,至少需要三次,占用三個周期。隨著容量的增大,地址信息會更多,需要占用更多的時鐘周期傳輸,因此NAND型閃存的一個重要特點就是容量越大,尋址時間越長。而且,由于傳送地址周期比其他存儲介質(zhì)長,因此NAND型閃存比其他存儲介質(zhì)更不適合大量的小容量讀寫請求。
而比我們平常用的U盤存儲量更大,速度更快的閃存產(chǎn)品要屬PCIe閃存卡了,它采用低功耗,高性能的閃存存儲芯片,以提高應(yīng)用程序性能。由于它們直接插到服務(wù)器中,數(shù)據(jù)位置接近服務(wù)器的處理器,相比其它通過基于磁盤的存儲網(wǎng)絡(luò)路徑來獲取信息大大節(jié)省了時間。企業(yè)正在轉(zhuǎn)向這種技術(shù)以解決存儲密集型工作負(fù)載,比如事務(wù)處理應(yīng)用。在PCIe閃存卡方面,LSI公司新的Nytro產(chǎn)品,擴(kuò)大其基于閃存的應(yīng)用加速技術(shù)到各種規(guī)模的企業(yè)。LSI推出了三款產(chǎn)品,到一個正變得越來越擁擠的PCIe閃存適配器卡市場。LSI Nytro產(chǎn)品戰(zhàn)略中的一部分,LSI公司的WarpDrive卡上,采用閃存存儲、LSI的SAS集成控制器和來自公司收購的閃存控制器制造商SandForce的技術(shù)。其第二代基于PCIe的應(yīng)用加速卡容量從200GB到3.2TB不等。Nytro XD應(yīng)用加速存儲解決方案的軟件和硬件的組合。它集成了WarpDrive卡與Nytro XD智能高速緩存軟件,以提高在存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)和直接附加存儲(DAS)實現(xiàn)中的I/O速度。最后,還有Nytro MegaRAID應(yīng)用加速卡,它結(jié)合了MegaRAID控制器與板載閃存和緩存軟件,LSI公司將Nytro MegaRAID的定位面向低端,針對串行連接SCSI(SAS)DAS環(huán)境的性能增強解決方案。
微軟的SQL Server產(chǎn)品管理主管Claude Lorenson,看好LSI的閃存產(chǎn)品在微軟服務(wù)器環(huán)境中的未來。因為 LSI的閃存產(chǎn)品Nytro MegaRAID可以幫助微軟SQL實現(xiàn)了每秒交易的10倍增長,
“閃存存儲技術(shù),如LSI的Nytro應(yīng)用加速產(chǎn)品組合,可以用來加速關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用,如SQL Server 2012”,Lorenson在一份公司的聲明中表示“隨著微軟將在Windows Server 8中提供的增強,這些技術(shù)的重要性將繼續(xù)增長。”