电子存储，又一次存储浪潮

四、电子存储，又一次存储浪潮

磁盘存储的原理是采用磁介质的磁化效应完成的，正当磁存储风光无限之时，另一路大军正在抢占存储领域的制高点。那就是半导体存储。

什么是半导体存储呢？看看你们身边的MP3、MP4，看看你们使用的小巧玲珑的“优”盘，就知道是什么了。

这种真正小巧和便携的外部移动存储器的存储原理与磁介质存储和光存储设备的存储原理完全不同，你想知道吗？

其实，我们计算机里面平常叫做“内存”的存储部件也是一种半导体存储部件，它也是采用类似的原理构成的。不过，这种“内存”在电源关闭后，其中存储的数据也就自然消失，不会被保留下来，所以也被称为“易失性存储器”。后来，人们又发明了一种“非易失性”的半导体存储器，它所存储的数据在电源关闭后不会消失，被称为只读存储器（ROM）。这种存储器记录的数据是采用某种特殊的方式预先写进去的，使用中一般不做改动，不可以再将数据写入，所以是“只读”。如果想要改变存储的数据怎么办呢？人们稍后又发明了一种可以用电间接改变存储内容的存储器（EPROM），所谓“间接改变”就是也需要通过某种方式，如电子、激光、紫外光先将原来存储在其中的内容“抹掉”，再写入新的内容。其实，这种半导体存储器件已经可以作为外部存储部件使用了，但因为对它的数据改写方式复杂，芯片存储量小，一直没有得到大规模普及应用。

而现在我们的数码相机、MP3、“优”盘等，不是采用计算机内存所采用的半导体存储技术，而是采用了一种叫做闪速存储器或快闪存储器（Flash Memory）的技术。说它“闪速”是指它的数据存储（擦写）速度比EPROM可要快得多了，而且，可以方便地采用电子方式擦除并重写数据。Flash存储器也不过是EPROM存储家族中的小弟弟，它也是一种非易失型存储器，因为掉电后，芯片内的数据不会丢失，所以很适合用来做电脑的外部存储部件。它可以重复擦写10万次以上，擦写速度快、耗电量小，而且体积小，容量大，封装后可以作为便携式存储设备。

半导体存储的技术原理就比较深奥了，电脑中采用的半导体存储器已经在本丛书的姊妹篇中做了详细介绍，而闪存的类型也有多种，技术上可以分为NOR型、NAND型、AND型芯片等。涉及更深入和技术化的细节，读者可以参考另外的技术性书籍。

我们知道，一个半导体三极管具备导通和不导通两种状态，这两种状态可以用来表示数据“0”和数据“1”。因此，利用三极管作为存储单元的三极管阵列就可以作为存储设备。Flash技术就是采用特殊的三极管（浮栅场效应管）作为存储单元的，并把若干这样的三极管纵横连接，形成存储阵列，能够存储一个数据字，能够通过处理器找到相应存储单元（地址）。然后把它们封装在一个小小的芯片中，称为闪存或Flash芯片。

半导体存储器与磁盘存储器相比是没有运动的部件，存取速度快、功耗低。采用半导体存储介质的优点在于可以把体积变得很小，便于携带。而且，由于没有机械结构，所以不怕碰撞，没有机械噪声，耗电量很小，读写速度也非常快。因此用半导体存储器代替硬磁盘存储器是人们长期的想法，也一直受到人们的关注。其实，用半导体存储器构成的存储部件“固态盘”在20世纪80年代初期就已经被应用于大型机，例如在CRAY-MP计算机中，“固态盘”的容量已经达到4096MB。目前，半导体存储芯片随着生产技术的进一步成熟，价格正在下降，容量正逐步提高。它们已经成为计算机、便携式移动终端和家庭数码产品中不可缺少的必备存储部件。

进入21世纪，信息社会的人开始“玩”卡了，一张卡就是一个存储器。

各种各样的“卡”塞满在人们的口袋中、皮夹里。从最早期的纸质条码卡片，到后来的磁条卡，到含有一片半导体存储芯片的身份识别卡，再到隐含有射频读写功能芯片的RFID卡。这些卡片有的是简单数据记录卡，有的是银行储蓄卡、个人信用卡，有的是身份识别卡，也有的是作为数码设备的存储卡。

我们使用的MP3、优盘等简单存储部件，是直接将快闪存储器安装制作在这些设备中，而另一些设备，如数码相机等则可以采用可以插入拔出的存储芯片块，它们也被称为存储模块。

这些可以拆卸的存储模块有不同的类型，因不同厂商的技术发明和读写标准而不同。它们例如：

● CF卡（Compact Flash），1994年由ScanDisk公司提出的标准。主要用于数码相机、MP3播放器和PDA等便携式产品。

● SM卡（Smart Media Card），NAND型的Flash芯片卡。主要用于数码相机、PDA、电子音乐设备、数码录音机、打印机、扫描仪以及便携式终端设备等。

● MS卡（Memory Stick）称为“记忆棒”，是SONY公司推出的一种小体积存储卡。也用于各种消费类电子设备：数码摄像机、便携式音频播放设备、掌上电脑和移动电话等。

● MMC卡（MultiMedia Card），由美国SanDisk公司和德国西门子公司共同开发的一种通用的低价位多功能存储卡。也针对各种消费类电子设备数据存储。

● SD卡（Secure Digital Memory），1999年8月由日本松下、东芝及美国SanDisk公司共同研制，体积小、容量大。具有非常好的数据安全性和版权保护功能。

我们熟悉的UDISK卡（USB Disk），即常用的U盘。人们又把它们称为“优递卡、邮递卡”。它具有与电脑相连的USB接口，可以支持各种类型的闪存芯片。它成为计算机软盘的终结者，在极短的时间（不到一年）就彻底地淘汰了持续近20年的软盘。令人不得不惊叹现代信息技术发展的飞速和真实的“快闪”！

图3-15　各种存储卡

“快闪”显示了信息技术快速创新的速度，也显示了技术淘汰和技术更新的“一闪而过”的事实。新的存储芯片已经在科学家的实验室中孕育着，一朝分娩，会给这个世界带来更大的冲击，并掀起新一轮的浪潮！