《计算机配置与维护》--外存系统结构与故障维修

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1、6.1闪存结构与故障维修6.1.1闪存数据存储原理1.闪存的基本类型6.1.1闪存数据存储原理闪存从EEPROM技术发展而来。优点:快速存储,永久存储,可利用现有半导体工艺。缺点:读写速度较DRAM慢,擦写次数有极限。读写特性:闪存以区块为单位进行数据擦除和写入;区块大小为8KB~128KB。闪存不能以字节为单位进行数据的随机写入,因此闪存目前不可能作为内存使用。6.1.1闪存数据存储原理2.闪存存储单元的类型(1)NOR(异或型)闪存由Intel和AMD公司主导,用于程序储存和运行。技术特点:可随机读,但写操作按“块”进行。写操作慢,读操作快。应用:BI

2、OS芯片手机存储芯片交换机存储器等。6.1.1闪存数据存储原理(2)NAND(与非型)闪存技术特点:读写速度比DRAM低很多;小数据块操作速度很慢,大数据块速度很快。存储容量大,价格低。应用:U盘SD存储卡,T卡等SSD固态硬盘等6.1.1闪存数据存储原理3.闪存存储单元的结构闪存采用单晶体管设计,无需存储电容。闪存结构:SLC(单级储存单元)结构:在1个存储单元存储1位数据。MLC(多级储存单元)结构:在1个存储单元中存储2位数据。6.1.1闪存数据存储原理MLC通过不同级别的内部电压,在1个存储单元中记录2组位信息(00、01、10、11)。MLC的记

3、录密度比SLC提高了1倍。MLC电压变化频繁,使用寿命远低于SLC;SLC芯片可以擦写10万次,而MLC只有1万次左右;MLC需要更长的读写时间;SLC比MLC要快3倍以上。6.1.1闪存数据存储原理4.闪存数据存储原理闪存通过在浮空栅极上放置电子和清除电子来表示数据浮空栅极中有电子时为0,无电子时为1。6.1.1闪存数据存储原理闪存存储单元(Cell)显微结构6.1.3固态硬盘基本结构1.固态盘(SSD)的技术特点固态盘结构由存储单元和控制单元组成,存储单元采用闪存作为存储介质,控制单元采用高性能I/O控制芯片。耗电量只有机械硬盘的5%左右;写入速度与机

4、械硬盘相当;读取速度是机械硬盘的3倍。成本与寿命是SSD普及的最大问题。固态盘应用各种数码设备中的存储卡,如SD卡,T卡等;采用USB接口的小容量U盘;计算机中使用的固态硬盘。6.1.3固态硬盘基本结构2.U盘存储技术U盘是利用闪存、控制芯片和USB接口技术的一种小型半导体移动固态盘。容量在128MB~32GB之间;数据传输速度与硬盘基本相当;没有机械读写装置,避免了跌落等损坏。电路结构:NAND闪存芯片,USB控制芯片,电源芯片,USB接口等。6.1.3固态硬盘基本结构U盘6.1.3固态硬盘基本结构3.固态硬盘组成固态硬盘在接口标准、功能及使用方法上,与

5、机械硬盘完全相同。固态硬盘抗震性极佳,工作温度很低。固态硬盘与U盘的区别:U盘着眼于移动性,采用USB接口;固态硬盘着眼于取代机械硬盘,采用SATA接口。6.1.3固态硬盘基本结构固态盘的基本组成6.1.3固态硬盘基本结构固态盘的电路原理6.1.3固态硬盘基本结构固态盘的基本组成6.1.3固态硬盘基本结构4.固态硬盘技术性能机械硬盘平均读取速度在50~70MB/s之间;固态硬盘的平均读取速度在200MB/s以上。固态硬盘的平均速度和爆发速度相差不大。机械硬盘的平均速度则大幅度落后于爆发速度;固态硬盘的寻道时间为0,机械硬盘无法比拟。固态硬盘写入速度仅为40

6、0MB/s左右;机械硬盘写入速度达到了70MB/s。80GB固态硬盘功耗为2.4W,空闲功耗为0.06W,可抗1000G(伽利略单位)冲击。固态硬盘的读/写速度,比机械硬盘快3-5倍。6.1.3固态硬盘基本结构【补充】固态硬盘(左)与机械(右)测试对比6.1.3固态硬盘基本结构固态硬盘与机械硬盘的连续读写速度测试对比6.1.3固态硬盘基本结构固态硬盘与机械硬盘的结构对比6.1.4闪存卡技术与性能闪存卡是在闪存芯片中加入专用接口电路的一种单片型移动固态盘。6.1.4闪存卡技术与性能闪存卡【补充】混乱的存储卡市场6.1.4闪存卡技术与性能1.SD(安全数码)卡

7、(1)SD卡技术规格SD卡是目前速度最快,应用最广泛的存储卡;尺寸:32mm×24mm×2.1mm;接口:9针接口;存储芯片:NAND闪存;应用:手机,数码相机,GPS导航,MP3播放器等领类型:SD卡、MicroSD、mini-SD、SDHC、MicroSDHC等。6.1.4闪存卡技术与性能(2)SD卡性能等级SD卡的存储容量:128MB~2GB;最大数据读取速度:60MB/s;写入速度:35MB/s左右;工作电压:2.7-3.6V;读/写电流:27mA左右;数据传输块大小:512B。SD2.0标准对SD卡的性能分为几个等级,不同等级分别满足不同的应用要

8、求。6.1.4闪存卡技术与性能SD卡6.1.4闪存卡技术与性能2.

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1、6.1闪存结构与故障维修6.1.1闪存数据存储原理1.闪存的基本类型6.1.1闪存数据存储原理闪存从EEPROM技术发展而来。优点:快速存储,永久存储,可利用现有半导体工艺。缺点:读写速度较DRAM慢,擦写次数有极限。读写特性:闪存以区块为单位进行数据擦除和写入;区块大小为8KB~128KB。闪存不能以字节为单位进行数据的随机写入,因此闪存目前不可能作为内存使用。6.1.1闪存数据存储原理2.闪存存储单元的类型(1)NOR(异或型)闪存由Intel和AMD公司主导,用于程序储存和运行。技术特点:可随机读,但写操作按“块”进行。写操作慢,读操作快。应用:BI

2、OS芯片手机存储芯片交换机存储器等。6.1.1闪存数据存储原理(2)NAND(与非型)闪存技术特点:读写速度比DRAM低很多;小数据块操作速度很慢,大数据块速度很快。存储容量大,价格低。应用:U盘SD存储卡,T卡等SSD固态硬盘等6.1.1闪存数据存储原理3.闪存存储单元的结构闪存采用单晶体管设计,无需存储电容。闪存结构:SLC(单级储存单元)结构:在1个存储单元存储1位数据。MLC(多级储存单元)结构:在1个存储单元中存储2位数据。6.1.1闪存数据存储原理MLC通过不同级别的内部电压,在1个存储单元中记录2组位信息(00、01、10、11)。MLC的记

3、录密度比SLC提高了1倍。MLC电压变化频繁,使用寿命远低于SLC;SLC芯片可以擦写10万次,而MLC只有1万次左右;MLC需要更长的读写时间;SLC比MLC要快3倍以上。6.1.1闪存数据存储原理4.闪存数据存储原理闪存通过在浮空栅极上放置电子和清除电子来表示数据浮空栅极中有电子时为0,无电子时为1。6.1.1闪存数据存储原理闪存存储单元(Cell)显微结构6.1.3固态硬盘基本结构1.固态盘(SSD)的技术特点固态盘结构由存储单元和控制单元组成,存储单元采用闪存作为存储介质,控制单元采用高性能I/O控制芯片。耗电量只有机械硬盘的5%左右;写入速度与机

4、械硬盘相当;读取速度是机械硬盘的3倍。成本与寿命是SSD普及的最大问题。固态盘应用各种数码设备中的存储卡,如SD卡,T卡等;采用USB接口的小容量U盘;计算机中使用的固态硬盘。6.1.3固态硬盘基本结构2.U盘存储技术U盘是利用闪存、控制芯片和USB接口技术的一种小型半导体移动固态盘。容量在128MB~32GB之间;数据传输速度与硬盘基本相当;没有机械读写装置,避免了跌落等损坏。电路结构:NAND闪存芯片,USB控制芯片,电源芯片,USB接口等。6.1.3固态硬盘基本结构U盘6.1.3固态硬盘基本结构3.固态硬盘组成固态硬盘在接口标准、功能及使用方法上,与

5、机械硬盘完全相同。固态硬盘抗震性极佳,工作温度很低。固态硬盘与U盘的区别:U盘着眼于移动性,采用USB接口;固态硬盘着眼于取代机械硬盘,采用SATA接口。6.1.3固态硬盘基本结构固态盘的基本组成6.1.3固态硬盘基本结构固态盘的电路原理6.1.3固态硬盘基本结构固态盘的基本组成6.1.3固态硬盘基本结构4.固态硬盘技术性能机械硬盘平均读取速度在50~70MB/s之间;固态硬盘的平均读取速度在200MB/s以上。固态硬盘的平均速度和爆发速度相差不大。机械硬盘的平均速度则大幅度落后于爆发速度;固态硬盘的寻道时间为0,机械硬盘无法比拟。固态硬盘写入速度仅为40

6、0MB/s左右;机械硬盘写入速度达到了70MB/s。80GB固态硬盘功耗为2.4W,空闲功耗为0.06W,可抗1000G(伽利略单位)冲击。固态硬盘的读/写速度,比机械硬盘快3-5倍。6.1.3固态硬盘基本结构【补充】固态硬盘(左)与机械(右)测试对比6.1.3固态硬盘基本结构固态硬盘与机械硬盘的连续读写速度测试对比6.1.3固态硬盘基本结构固态硬盘与机械硬盘的结构对比6.1.4闪存卡技术与性能闪存卡是在闪存芯片中加入专用接口电路的一种单片型移动固态盘。6.1.4闪存卡技术与性能闪存卡【补充】混乱的存储卡市场6.1.4闪存卡技术与性能1.SD(安全数码)卡

7、(1)SD卡技术规格SD卡是目前速度最快,应用最广泛的存储卡;尺寸:32mm×24mm×2.1mm;接口:9针接口;存储芯片:NAND闪存;应用:手机,数码相机,GPS导航,MP3播放器等领类型:SD卡、MicroSD、mini-SD、SDHC、MicroSDHC等。6.1.4闪存卡技术与性能(2)SD卡性能等级SD卡的存储容量:128MB~2GB;最大数据读取速度:60MB/s;写入速度:35MB/s左右;工作电压:2.7-3.6V;读/写电流:27mA左右;数据传输块大小:512B。SD2.0标准对SD卡的性能分为几个等级,不同等级分别满足不同的应用要

8、求。6.1.4闪存卡技术与性能SD卡6.1.4闪存卡技术与性能2.

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