行业见闻：硬盘和内存有什么区别？

所有用户都熟悉术语“内存”，因为所有电子产品都必须使用内存，并且通常使用不止一种类型的内存。但是，许倾向于混淆内存类型，规格和格式。例如，NAND闪存，业界新闻中经常提到的DRAM，以及SRAM，SDRAM，DDR3、DDR4、NOR闪存...这些是什么？

内存是用于存储程序和数据的组件。对于计算机，只有具有内存的计算机才能具有内存功能并确保正常运行。存储器的类型很多，根据用途可以分为主存储器和辅助存储器。主内存也称为内部内存（称为内存，香港和台湾称为内存）。外部存储是指除计算机内存和CPU缓存以外的其他存储。这种类型的存储通常能够在断电后存储数据。常见的外部存储设备包括硬盘，软盘，CD，U盘等。

简单来说，DRAM是我们通常使用的内存，而NAND Flash实际上是硬盘。

不熟悉PC知识的朋友经常在购买设备时问，硬盘和内存有什么区别？我的硬盘驱动器有1TB的容量，但是PC仍然运行得很慢？

硬盘和内存之间的区别在于，关闭电源后是否会保留存储在该空间中的数据。即使关闭电源，硬盘数据也不会消失。

但是，当我们要计算数据时，如果CPU要直接从硬盘上获取数据，则将花费很长时间。因此，“内存”将充当中间桥，首先将副本复制到硬盘，然后让CPU直接从内存中获取数据进行计算。这比直接从硬盘上获取数据要快上百万倍。

打开任务管理器，您可以看到当前正在执行的程序所占用的内存空间。许将Chrome的高计算资源归咎于Chrome，并且内存使用率高于其他浏览器。打开更多的分页内存它已经吃光了。

因此，简单来说，计算机的运行就像办公室一样，喝酒，看书，听音频……一次使用的东西越多，桌面（内存）就越大。但是一段时间内不需要的其他物品将放置在抽屉（硬盘）中。因此，无论硬盘有多大，并且您想一次执行许多任务，它仍然取决于内存大小。

内存的处理速度比硬盘快，但是断电后数据会消失，价格也比硬盘贵。

当然，内存层次结构中有更多细节。

简而言之，CPU中还有一个称为寄存器的存储空间。当需要计算时，CPU将数据从存储器加载到寄存器中，然后允许存储在寄存器中的数字执行计算，然后在计算后将结果存储回存储器中。毕竟，CPU和内存毕竟仍然是两个不同的芯片，直接在同一芯片中捕获数据并不是更快。

另一个概念是缓存，它是CPU和内存之间的中间桥梁。

在速度方面，它是：在CPU>缓存>内存>硬盘中注册。级别越高（越接近CPU），速度越快，价格越高，容量就越低。

存储分类

电子存储器是指以电子方式写入和以电子方式读取的存储器。它主要分为两类，如图1所示：

易失性存储器（VM）：电源打开时存在数据，而电源关闭（数据蒸发）时数据立即丢失，例如SRAM，DRAM，SDRAM，DDR-SDRAM等。

非易失性存储器（NVM）：电源打开时数据存在，电源关闭时仍可保留数据，例如：ROM，PROM，EPROM，EEPROM，Flash ROM，FRAM ，MRAM，RRAM，PCRAM等待。

▲图片1：内存分类。

内存单位

内存的“单元”是指用于访问数据的最小结构（如果它包含晶体管的话）

（晶体管）和电容器（Capacitor）称为“ 1T1C”；如果包含一个晶体管（晶体管）和一个电阻器（电阻），则称为“ 1T1R”；如果它包含一个二极管并且一个电阻（电阻）称为“ 1D1R”。

存储器的每个“单位”可能不仅存储1位数据。随着我们对内存容量的要求越来越高，每个“单元”可以存储越来越多的数据。一个“单元”可以存储的数据位数分为：单层单元（SLC），多层单元（MLC），三层单元（TLC），四个四层单元（QLC）等

内存层次结构

要了解电子产品的各种内存配置，我们必须首先介绍“内存层次结构”的概念。内存层次结构是指如何正确分配具有不同存储容量，不同计算速度和不同单价的各种内存，以实现最大的经济效益，从而使产品的计算速度合理，存储容量合理，而且产品价格合理。

图2是内存层次结构的。从上到下有寄存器，缓存，主存储器，辅助存储器：

寄存器（也翻译为寄存器）：在处理器中，用于设置处理器的功能，主要是“临时存储”设置值。

高速缓存（高速缓存，翻译后的版本具有高速缓存，高速缓存区域，高速缓存；台湾翻译为高速缓存。）：在处理器中，执行程序时“临时存储”程序和数据的位置，通常由SRAM制成。

主存储器：在处理器外部，程序和数据的“临时存储”通常由DRAM组成，但已改进为SDRAM或DDR。

辅助内存：程序和数据“永久存储”在处理器外部的位置，包括：闪存，磁盘驱动器，光盘驱动器，磁带驱动器等。

不同类型的存储具有不同的存储容量，工作速度和单价：

存储容量：辅助内存（GB）>主内存（MB）>缓存内存（KB）>临时内存（B）。

工作速度：辅助存储器（1毫秒）

单价：辅助存储

▲图2：内存层次结构。

内存的应用

所有电子产品必须使用内存，并且通常使用一种以上的内存。由于内存种类繁多，用户经常感到困惑。我们简要解释不同记忆之间的差异。图3显示了手机的主要芯片。系统框图（系统框图），包括：应用处理器（应用处理器），基带处理器（基带处理器），运动控制器（Motion Controller）。

应用处理器主要执行操作系统（OS）和应用程序（App）。暂存器和缓存存储器当前内置在处理器中，暂存器用于设置处理器的功能，即用于设置寄存器值的程序，即用于移动硬件的软件程序，也称为“固件”;高速缓冲存储器用于“临时存储”程序和数据所在的位置，该位置相对靠近处理器中的算术单元，这可以缩短程序和数据之间的时间并加快执行速度。程序，因此称为“缓存”。

由于高速缓存存储器的高成本，因此容量不大。如果您在执行程序时无法将其放下，则可以后退并将其放到主存储器中。但是，当前在主存储器中使用的SDRAM或DDR是易失性存储器。关机后立即丢失数据。因此，关机后必须将数据存储在非易失性辅助存储器中。早期的辅助存储器使用磁盘驱动器，光盘驱动器，磁带驱动器等。由于半导体制造工艺的进步，它们中的大多数目前都使用闪存（Flash ROM）或所谓的固态磁盘（固态磁盘，SSD）固态硬盘实际上是由闪存制成的。

由于缓存存储器（SRAM）和主存储器（SDRAM，DDR）用于通过执行程序“临时存储”程序和数据，因此它们通过总线（Bus）直接连接到处理器中的计算单元，一般用“位”来计算容量；辅助存储器是程序和数据“永久存储”的地方。由于字节可以存储半字型字，因此通常将其用作“位组”。 （字节）来计算容量。

▲图3：手机主要芯片的系统框图。

静态随机存取存储器（SRAM：静态RAM）

使用6个晶体管（MOS）存储1位（1bit）数据，并且使用时“不需要”几周

定期补充存储内容的功能，因此称为“静态”。

SRAM的结构更加复杂（6个晶体管存储1位数据），它不使用电容器，因此访问速度更快，但是成本也更高，因此通常将其制成较低的容量，但是对速度的要求较高的内存，例如内置的256KB，512KB，1MB的中央处理单元（CPU）的“高速缓存”（Cache memory），通常使用SRAM。

动态随机存取存储器（DRAM：动态RAM）

晶体管（MOS）和电容器（Capacitor）用于存储一位（1位）数据，并且“需要”定期补充电源以在使用过程中保持存储器内容，因此被称为“动态”（动态）。

DRAM具有相对简单的结构（一个晶体管加一个电容器）。电容器的充电和放电需要很长时间，导致存取速度变慢，但成本也较低。因此，通常将其制成更高容量但速度更快，要求较低的内存，例如：PC主板通常使用大于1GB的DDR-SDRAM，这是一种DRAM。由于处理器的速度越来越快，传统的DRAM的速度已无法满足要求，因此现在已改进为两种类型的SDRAM或DDR-SDRAM可供使用。

同步动态随机存取存储器（SDRAM：同步DRAM）

访问数据时，主板上的中央处理器（CPU）和主内存（SDRAM）具有相同的“时钟”，因此称为“同步”。由于访问数据时CPU不需要“等待”，因此效率更高。 SDRAM具有比DRAM更快的访问速度。因此，早期的计算机主板使用SDRAM代替传统的DRAM，但是目前只有少数几个行业。计算机仍在使用SDRAM。

您可以记住一个简单的结论：SRAM速度更快，DRAM速度更慢； SRAM更昂贵，而DRAM更便宜。

这是我们通常在计算机中使用的内存。应该更准确地将其称为“内存模块”。一个内存模块实际上是由一个小电路板和几个DRAM芯片组成的。图标中的内存模块上总共有8个DRAM芯片。让我们看一下DRAM芯片的内部结构，我们将看到一个存储器阵列（Memorry Array）。

CPU将为该存储阵列指定“行地址”和“列地址”，然后可以选择“存储单元”。常见的存储单元包括4位或8位，每个位使用电路结构，我们称之为DRAM的“基本存储单元”。

此基本存储单元包含一个与电容器匹配的晶体管。然后可以根据电容器是否已充电来判断当前的存储状态。

“写入存储器”的作用是对外部数据线中的电容器进行充电或放电，以完成1或0数字数据的写入。

DRAM使用晶体管（MOS）和电容器存储一点数据（a 0或1），如图4（a）所示），当晶体管（MOS）不导通时，没有电子流过，电容器没有电荷，代表该位的数据为0，如图4（b）所示；当晶体管（MOS）导通（向栅极施加正电压）时，电子将从源到漏极，再到电容器，如果有电荷，则表示该位的数据为1。为了“存储”这些电荷，必须使用一个很小的电容器，如图4（c）所示，DRAM是因为电容器充电需要时间，因此速度比SRAM慢。

▲图4：动态随机存取存储器（DRAM）的结构和工作原理。

由于电容器会漏电，电势差将不足，存储器将消失。因此，除非经常对电容器进行定期充电，否则无法保证可以长时间存储数据。

由于每个DRAM基本存储单元的电路结构非常简单，因此功耗低，价格低。这样，可以以低成本制造具有大存储容量的DRAM芯片。缺点是读写速度慢（电容器需要充电和放电），这会影响DRAM的性能。

SRAM的结构更为复杂，共有六个晶体管。我们可以分别用M1、M2、M3到M6标记。这六个晶体管可以一起存储一位。

SRAM芯片与DRAM芯片不同。它们不需要分为行地址和列地址。 SRAM的设计相对更灵活。与一个地址对应的存储单元的数量可以是8位，10位或32位，40位或64位。

此外，晶体管的开关速度比电容器的充电和放电速度快得多，因此DRAM和SRAM的读写速度比DRAM快得多。

但是，为了将一位存储在SRAM中，使用了六个晶体管。随着晶体管数量的增加，芯片的面积变大，从而导致集成电路难以小型化和昂贵的问题。

（SRAM的价格是DRMA的1000倍以上。例如，2010年一代的SRAM的存储价格为$ 60 / MB，而DRAM的存储价格为[0.06 / MB ）

同时，每个晶体管都消耗功率。晶体管越多，功耗越高。考虑到高价格和高功耗，SRAM只能在某些非常苛刻的地方使用，例如上述高速缓存。

因此，当前的“主存储器”仍然使用DRAM技术，但是用于提高速度的小型“高速缓存”使用SRAM。但是，无论是DRAM还是SRAM，在不供电的情况下存储的数据都会丢失，因此称为易失性存储器。

铁电随机存取存储器FRAM

动态随机存取存储器（DRAM）是一个晶体管和一个电容器，用于存储一位（1位）数据。因为传统的DRAM电容器使用“氧化硅”作为绝缘体，所以氧化硅的介电常数不够大（K的值不够大），因此不容易吸引（存储）电子和空穴，因此因此必须不断补充电子和空穴，因此被称为“动态”。电子和空穴将丢失，并且存储在DRAM中的数据也将丢失。

要解决此问题，最简单的方法是使用介电常数足够大（K足够大）的材料代替“氧化硅”作为绝缘体，以便电子和空穴可以存储在电容器中而不会输了目前，工业上使用介电常数大（K值大）的“铁电材料”“锆钛酸铅”（PZT）或“锶铋钽”（SBT）来代替氧化硅。它可以存储电子和空穴而不会丢失，因此最初的“易失性”动态随机存取存储器（DRAM）变成了“非易失性”存储器，称为“铁电随机存取存储器”（Ferroelectric RAM）。 ，FRAM）。

什么是NAND闪存？

继续谈论非易失性部分：

闪存（flash memory）具有重量轻，体积小，功耗低等优点，被用于各种电子产品的硬盘中。 Flash可以分为NOR型Flash和NAND型Flash。

NOR闪存比NAND闪存更早引入市场。读取速度较快，但写入速度较慢，价格也比NAND Flash高。

当前用于存储程序代码或操作系统的重要数据，例如ROM。例如，生产NOR闪存的台湾制造商Macronix已进入Nintendo Switch控制台的ROM供应链，其今年的收入似乎正在增长。

NAND闪存具有快速的写入速度和低廉的价格，因此NAND闪存是当前最常见的。当前的USB硬盘和手机存储空间使用NAND闪存作为主流技术。

此外，固态驱动器（SSD）也是基于NAND闪存的存储设备。 SSD与传统的硬盘（HDD）不同，后者具有诸如电动机和读写臂之类的部件。速度慢，功耗高并且对振动非常敏感，这使其难以在小型移动设备中使用。

SSD在读取和写入数据时没有噪音，抗冲击，传输速度快，并且可以减少到HDD重量的十分之一以上。它已成为个人计算机和笔记本电脑的主流存储设备。

摘要：

根据电源停止后是否可以保留数据，将其分为“易失性”和“非易失性”存储。

易失性存储分为DRAM和SRAM。

SRAM速度更快，但价格更高，因此DRAM主要用于主存储器，而SRAM主要用于高速缓存。

非易失性存储分为ROM和Flash。主要用作硬盘。

闪存分为NOR闪存和NAND闪存。现在，硬盘主要是由NAND闪存组成的SSD。

▲问：看看您整天听到的DRAM，SRAM，闪存和其他存储器制造商的哪一层？

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/shoujiruanjian/article-322861-1.html