存储系统的具体物理设备
存储模块
In computing, a memory module or memory stick is a printed circuit board on which memory integrated circuits are mounted.
Memory modules permit easy installation and replacement in electronic systems, especially computers such as personal computers, workstations, and servers.
单列直插封装
Dual in line package, DIP
适用于各种集成电路芯片，而不仅仅限于存储器，它是一种广义的封装形式。
单列直插模块
Single Inline Memory Module, SIMM
随着技术的发展，它逐渐被 DIMM 等替代。
双列直插模块
Dual In-Line Memory Module, DIMM
在模块的两侧具有双行排列的引脚，能提供更高的内存容量和更高的数据传输速度。
随机存储器
Random access memory, RAM
- 能执行读和写操作，存放在计算机执行程序时的数据
- 易失性 (volatile) 存储器，当系统掉电时，所存储的信息会丢失
动态随机存储器
Dynamic Random Access Memory, DRAM
- DRAM 中的每 bit 由 1 个电容器 (capacitor) 和 1 个 场效应晶体管 FET 控制
- 由于电荷的渗漏，DRAM 存储的数据是不稳定的，会随着时间的推移逐渐丢失。因此，为了保持数据的稳定性，DRAM 需要定期进行刷新操作
- 访问速度较慢，约为 60ns。当 DRAM 未被访问时，不会有能量消耗 (No dissipation)
- 有更高的存储密度，相比之下，成本较低，面积占用小，适合制作大容量的存储芯片。
静态随机存储器
Static Random Access Memory, SRAM
- SRAM 中的每 bit 由 6 个 FET 控制
- M1, M2, M3, M4 构成两个互补的反相器 (two cross-coupled inverters / flip-flops)
- M5, M6 构成用于读写的控制开关
- 每个存储单元占用较大的空间，但够保持存储的数据状态，不需要周期性地进行刷新
- 访问速度较快，约为 10ns (纳秒)，通常用于缓存等需要快速访问的场合
只读存储器
Read-only memory, ROM
- 用于包含计算机的固化程序代码等永久性配置数据
- 非易失性 (non-volatile) 的存储器，电源关闭后还可以保存其中的信息。
PROM
Programmable ROM
可以被用户编程的 ROM。它在制造时为空白的，用户可以使用专门的编程设备将数据编程到芯片中。一旦编程完成，数据就变为只读，无法再次修改。
EPROM
Erasable programmable ROM
可擦写ROM，能通过使用紫外线 (ultraviolet radiation, UV radiation) 照射来清除数据，并重新进行编程。
EEPROM
Electrically-Erasable Programmable ROM
通过电压信号来清除数据的可擦写 ROM
CDROM
磁性硬盘
HDD，和操作系统部分知识点重合，做点简单补充
磁盘容量
柱面（盘面）数 × 磁头 （磁道）数 × 扇区数 × 块拥有数据
E.g., Cylinders 12495 x 16 Heads x 63 sectors 512 Byte block = 6GByte
编码方式
Edge-based system
FM
Frequency Modulation
每个数据位被编码为两个不同频率的信号，高频表示1位，低频表示0位。
它在一些传输介质上被广泛使用，如无线电广播和音频传输。
MFM
Modified Frequency Modulation: Create a transition for all the data bits of value 1
连续的 1 位之间会插入一个相位转换，而连续的 0 位之间则不插入相位转换。
- 在周期性信号中，相位 (phase) 用于描述信号波形的位置。
- 相位转换是指在数字信号中，从一个相位状态切换到另一个相位状态的过程。
这种编码方法能够提供更多的时钟边缘，从而提高了数据的时钟恢复能力。
RLL
Run Length Limited
通过限制连续的 0 和 1 的位数来减少磁盘或通信信道上的位传输频率。这样做的好处是可以提高数据的可靠性，减少噪声和干扰对数据的影响，并且允许更高的数据密度。
接口标准
用于连接硬盘驱动器（HDD）和其他存储设备
（这些传统接口标准逐渐被更现代的接口替代，如 SATA、SAS等）
EIDE
Enhanced Integrated Drive Electronics，也称 ATA-2
SCSI
Small Computer System Interface
RAID 技术
Redundant Array of Inexpensive Disks
用于将多个独立的硬盘驱动器组合在一起以提供数据冗余、容错能力的技术。
RAID 级别
为实现不同的目的，通过多种方式进行配置形成不同的级别，进行不同的工作机制。
- 级别 0：在四个磁盘之间进行条带化 (Striping)，没有奇偶校验，提供了增加的速度但没有改善数据完整性。
- 级别 1：磁盘镜像，没有条带化 (Disk mirroring, no striping)，在另一个磁盘上保持一个磁盘的副本。
- 级别 3：条带化，并有一个额外的专用奇偶校验磁盘。只有 20% 的磁盘用于存储冗余信息。
- 级别 5：数据和奇偶校验跨 5 个磁盘条带化。
- 级别 10：数据跨 2 个磁盘进行条带化，并且磁盘是镜像的。
性能参数
固态硬盘
SSD，比传统的机械硬盘，它没有移动部件（磁头等），具有更高的读写速度。
它基于闪存（Flash Memory）技术。Flash 芯片属于广义的 EEPROM，因为它也是电擦除的 ROM。但它擦除时不再以字节为单位，而是以块为单位，简化了电路，数据密度更高，降低了成本。闪存由一系列闪存单元组成，每个单元通常由一个浮动栅（Floating Gate）和一个控制栅（Control Gate）构成。
相关操作
SSD 类型
从整体的角度可以分为
- HDD + SSD 混合型
- All-flash 型
根据具体的 Flash 芯片可以分为
- NOR Flash：用于存储代码和执行指令，以字节为单位编程数据，可以并行 (parallel) 连接各个存储单元，实现对所有数据的单独随机访问。
- 适用于需要较快读取速度和较小存储容量的应用，如执行代码和存储引导程序
- NAND Flash：用于大容量数据存储，以页为单位编程数据，串行 (serial) 连接，具有较高的存储密度和较低的成本，在擦除和写入方面更快。
- 适用于需要大容量数据存储和较快连续读写速度的应用，如 U盘、固态硬盘
优缺点对比
ㅤ | HDD | SSD |
成本 | 较低 | 较高 |
容量 | 较大 | 较小 |
功耗 | 较高 | 较低 |
数据恢复 | 相对容易 | 相对困难 |
耐用性 (wear-out) | 耐久 | 有限 |