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固态硬盘的结构和存储原理,了解你手机的存储奥妙

这个就是每个人都在使用的固态硬盘,我们手机上的照片,视频和应用程序都存储在这块芯片里面。现在就把它打开看看它里面的样子,这就是芯片里面的样子,它被称为Vinand结构,是目前最先进的存储设计。速度快体积小容量大,因此它已经完全取代了以前手机的闪存卡,也取代了大部分电脑上的机械硬盘。这个山脊阵列的高度还不到1微米,我们再把它放大到单个存储单元的大小,打开之后可以看到它有4种材质层层包裹。其中一层被切割出8个小房间用于存储数据,8个房间可以保存8个字解。
固态硬盘的结构

以前旧的技术一个单元只能存储一个字解,两个单元才够存入二进制的0和1。往里面充入不同数量的电子,这三个数字就会发生变化,根据电子数量的不同三个数字可以组合成不同的字节,分别存放在8个房间内。这些字节就是组成你文件的最小单元,往里面存储文件就是往里面充入电子。一个中文汉字占用两个字节也就是要占用两个格子,格子里的电子可以保存8-10年。如果你只是读取或者复制这些数据的时候,房间内的电子数量不会改变,当你删除你的文件时,则房间内所有的电子就会被强制移出房间,使里面的电子数量降到最低状态。
固态硬盘的结构

那么这么小的通道是如何做到数据读取不会出错呢?我们换一个角度,可以看到这些存储单元是垂直堆叠起来的,这叠存储单元叫做串,我们平时所说的一串数据就是从这里来的。一个串是由10个存储单元堆叠而成,当串上数据被读取时,同一时间下只有一个单元的数据通过这条电流管道,串上的每个单元都与控制线连接。当你读取数据时,指令会通过控制线,先向第一个单元提出读取请求,然后存储单元会把数据复制一份,通过电流管道送到顶端的危险上,然后控制线再读取第二层单元内的数据。以此类推一路向上每个单元都会挨个将数据送到上面的危险上。
固态硬盘的结构

同样道理把数据写入存储单元时,也是这样的方法。每个单元内的数据单独进出,一个串内的数据就不会出错,每个串之间用位线相连。我们来看一下它的构成,10个这样的存储单元堆叠成一个串,通过这种控制线把串连接成一个页面,这样就形成一面单元墙。32个串的顶端放置32条位线,用于传输数据,也就是传输电流。10条控制线用于控制电流,每一条控制线可以同时访问。同一条线上的所有单元。6个单元墙组成一个存储区块,两个区块连起来叫做柱墙层,这是单元,这是串这么细致的区块划分,好比地图上的省是县街道,一直到具体地址。
固态硬盘的结构

上面的32条位线就是通往地址的公路,在这些控制线最边上,各有一颗位线选择器,他们的作用就像交通信号灯一样,指挥着数据的流动。已实现在同一时间下,只有一个航能允许数据通过,同样每个层上都有这样一个交通信号灯他们各自指挥每一层的电流管道,最后再将每一层的选择器,用控制线纵向连接。这时候所有交通信号灯,就组成一个交通信息网,控制整个芯片内的数据流动。这个芯片柱的高度还不到1微米,上百万个芯片柱组成一片,venant芯片单元。不仅如此一个venant芯片单元,需要90多个芯片柱堆叠起来,这是一张纸的高度。
固态硬盘的结构

你就可以大致了解,这些存储单元的高度了。这是一片venant芯片的外观,这个是地址解码器,这个是给芯片供电的外围电路,把相同的两片并排相连。它的读写速度是500兆每秒,也就是每秒可以读写63个区块。现在把它封装起来,这样8片Vinan芯片堆叠起来,封装成一颗固态硬盘。它的底部有一个额外的接口,来协调8个芯片,通过这个接口,你的电脑和手机才能真正访问到里面的存储单元。

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