儲存裝置

儲存裝置
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儲存裝置(Storage device)儲存裝置是用於儲存資訊的裝置或裝置。通常是將資訊數位化後再以利用電、磁或光學等方式的媒體加以儲存。

• 常見的儲存裝置（電腦數據存貯器）有：
• 利用電能方式儲存資訊的裝置如：各式記憶體，如各式隨機存取記憶體（RAM）、唯讀記憶體（ROM）等
• 利用磁能方式儲存資訊的裝置如：硬碟、軟碟、磁帶、磁芯記憶體、磁泡記憶體
• 利用光學方式儲存資訊的裝置如：CD、DVD、Blu-ray
• 利用磁光方式儲存資訊的裝置如：磁光碟
• 利用其他實體物如紙卡、紙帶等儲存資訊的裝置如：打孔卡、打孔帶等具體外部儲存裝置的例子如：磁鼓記憶體;磁帶機;軟磁碟;硬磁碟;固態硬碟;光碟機
• 儲存裝置是一種磁性或光學的裝置，可以載入、保存以及讀取資料的設備。
  • 大型電腦往往必須存取上億個字元，為了有效管理及運用，對於儲存裝置必須畫分層級，大致上可分為主儲存體、副儲存體：

　　（一）主儲存體(Primary Storage)： 　　又稱主記憶體(Main Memory)或內部記憶體(Internal Storage)，由於主儲存體上直接與中央處理單元（Central Processing Unit，簡稱CPU）相連接，因此能進行高速資料處理，但容量有限，所以只能用來存放一些供CPU執行的程式。

• 目前電腦之主儲存體大都採用以半導體做為記憶元件的半導體記憶體，這是一種由矽晶片製成的積體電路，以導電及不導電的狀態來儲存資料。
• 半導體記憶體依其儲存資料的永恆性，可分為隨機存取記憶體（Random Access Memory，簡稱RAM）與唯讀記憶體（Read Only Memory，簡稱ROM），RAM是一種可任意讀取或寫入的記憶體，通常用來存放使用者的程式或資料，然後由CPU讀取指令執行，當電源關掉時，資料內容會全部消失。
  • ROM是用來存放一些需要永久保存的資料，只能讀取而不能寫入，不會因電源消失而消失。

記憶體（RAM）是儲存裝置嗎?

• 記憶體（RAM）與儲存裝置皆為電腦運行必要的設備。
  • 兩者皆用於儲存資料，差別在於資料儲存的時間長短。
• 記憶體、儲存設備、與處理器有何不同功能?
  • 電腦記憶體與儲存裝置的主要差別，在於記憶體僅短期儲存資料以供立即存取之用。
  • 電腦運作的每一刻都依賴短期資料存取，像是載入應用程式、瀏覽網站或編輯資料表等。
• 記憶體是揮發性儲存裝置，表示電腦關機後資料隨即消失。
• 儲存裝置（傳統硬碟或固態硬碟）長期儲存資料以供永久存取之用。
  • 透過元件存取並儲存您的檔案、應用程式及作業系統。
• 儲存裝置為非揮發性，表示電腦關機後資料仍可儲存。
  • 若需要更多關於固態硬碟的資訊。
• 記憶體與儲存裝置相互配合運作，提供電腦處理器（CPU）存取，並使用資料。
• Crucial SSD 與 RAM 記憶體模組運作原理
  • 這三項元件互相配合運作，以提供您所需要的程式與檔案，並記錄您進行的變更。
• 儲存硬碟可永久性地儲存程式與檔案。
  • 當您要求資料時（如開啟一份檔案），處理器將存取儲存硬碟，並將長期資料（既存檔案）傳輸至記憶體以供短期存取。
• 當您繼續使用檔案或切換至其他程式時（像是電子郵件），處理器會在首次接獲要求時從儲存裝置存取資料，或若資料已由儲存裝置傳輸至記憶體後，則從記憶體存取資料，以呈現您要求的資訊。
• 資料、CPU、儲存裝置與記憶體如何互相配合。
• 基於系統存取資料的方式，記憶體與儲存裝置的速度，會對處理器在不同資料類型之間的轉換與提供的速度產生重大影響。
• 由於速度較慢的記憶體與儲存裝置元件會產生資料瓶頸，最好能擇一或同時進行升級。
• 相較於剛購買時，若您覺得系統速度變慢、沒有回應、或產生卡頓，建議您升級記憶體或儲存裝置，或是同時升級兩者以獲得最佳效能。

電腦儲存裝置的新舊架構

• 固態硬碟（Solid State Disk、Solid State Drive，簡稱SSD）是一種以記憶體作為永久性記憶體的電腦儲存裝置。
  • SSD已不是使用「碟」來記存資料，而是使用NAND Flash，但是人們依照命名習慣，仍然稱為固態硬碟（Solid-State Disk）或固態驅動器（Solid-State Drive）。
• 固態硬碟技術與傳統硬碟技術不同，所以產生了不少新興的記憶體廠商。廠商只需使用快閃記憶體（NAND），再配合適當的控制晶片，就可以製造固態硬碟了。
  • 新一代的固態硬碟普遍採用SATA-3介面，也有使用PCI-E x8或者mSATA、ZIF、IDE、CF、CFast等介面的固態硬碟銷售，如Intel 910，Goldendisk CFast，Glodendisk Esatadom。
• 揮發性記憶體--用DIMM記憶體製成的固態硬碟
  • 由易失記憶體製成的固態硬碟主要用於臨時性存儲。
  • 這類記憶體需要靠外界電力維持其記憶，所以由此製成的固態硬碟還需要配合電池才能使用。揮發性記憶體，例如SDRAM，具有存取速度快的特點。
  • 這一特點，可以將需要運行的程式從傳統硬碟複製到固態硬碟中，然後再交由電腦執行，這樣可以避免由於傳統硬碟的啟動延遲、搜尋延遲等對程式以及系統造成的影響。
• 由揮發性記憶體製成的固態硬碟通常會依靠電池來保證完成應急備份：當電源意外中斷時，靠電池驅動的這類固態硬碟可以有足夠的時間將資料轉移到傳統硬碟中。
  • 當電力恢復後，再從傳統硬碟中恢復資料。
• 非揮發性記憶體
  • 非揮發性記憶體的資料存取速度介於揮發性記憶體和傳統硬碟之間。
  • 和揮發性記憶體相比，非揮發性記憶體一經寫入資料，就不需要外界電力來維持其記憶。因此更適於作為傳統硬碟的替代品。
• 快閃記憶體當中的NAND Flash是最常見的非揮發性記憶體。
  • 小容量的NAND快閃記憶體可被製作成帶有USB介面的移動存儲裝置，亦即人們常說的「隨身碟」。
  • 隨著生產成本的下降，將多個大容量快閃記憶體模組整合在一起，製成以快閃記憶體為存儲介質的固態硬碟已經是目前的趨勢。
• 目前用來生產固態硬碟的NAND Flash有三種，分別是單層式儲存（SLC）、多層式儲存（MLC，通常用來指稱兩層式儲存）、三層式儲存（TLC）。
  • 廠商已不使用TLC這個名字，她們稱作3-bit MLC。
  • SLC、MLC及TLC的讀寫速度依序從快至慢（約4:2:1），使用壽命依序從長至短（約6:3:2），成本依序從高至低，需要糾錯位元數（ECC）則是相反地從低至高（同一製程下1:2:4。不過ECC也受製程的影響，同一種晶片，越小尺度的製程需要越多的糾錯位元）。
  • 固態硬碟的主流從SLC晶片轉到MLC晶片，促成了2011年的大降價，固態硬碟因此普及。
• 由於SLC的成本過高，用於伺服器的企業級SSD都改用了MLC。
  • TLC因為速度較慢但成本低，原本只用來做隨身碟；不過2012下半年，SAMSUNG首先推出使用TLC的消費級固態硬碟（型號840系列），固態硬碟名牌Plextor也打算於2013年量產TLC產品作為低階廉價市場的主力，然而TLC的壽命、速度和可靠性（錯誤率）成為消費者的最大疑慮（見下文：缺點）。

生產商會在TLC SSD使用更先進的主控及更多預留空間（OP）來處理這些問題。

• TLC的錯誤率已經很高，需要使用先進的主控及大量的空間進行糾錯。
  • 如果發展4-bit MLC會令錯誤率升得更高，同時壽命更短。
  • 三星已展示新一代3D垂直閃存，利用3D堆疊增加儲存密度。
  • 圓盤下面有硬碟讀寫頭,當開機時,讀寫頭會移到圓盤上讀取資料,這時你移動(晃動),會照成物理刮傷(壞軌產生) 因有馬達動作,所以有熱能產生,7200轉已是上限(太熱)目前技術無法克服 就算是筆電頂級7200轉,效能還是輸ssd
• 固態硬碟大部分被製作成與傳統硬碟相同的外殼尺寸，例如常見的1.8吋、2.5吋或3.5吋規格，並採用了相互相容的介面；但有些固態硬碟也使用PCI Express或是Express Card作為介面來突破現有硬碟傳輸介面的速度，或是在有限空間（如小筆電、超級移動電腦等）中置放固態硬碟。
• 和傳統硬碟相比，固態硬碟具有低功耗、無噪音、抗震動、低熱量的特點。這些特點不僅使得資料能更加安全地得到保存，而且也延長了靠電池供電的設備的連續運轉時間。
• 例如三星半導體公司於2006年3月推出的容量為32GB的固態硬碟，採用了和傳統微硬碟相同的1.8吋規格。其耗電量只有常規硬碟的5%，寫入速度是傳統硬碟的1.5倍，讀取速度是傳統硬碟的3倍，並且沒有任何噪音。
• 在2007年的Computex Taipei中，新帝公司發表了64GB與32GB的固態硬碟，並有2.5吋、SATA介面與1.8吋、UATA介面兩種規格。OCZ現場展出的固態硬碟分為2.5吋與1.8吋兩種，其中2.5吋採用SATA介面，最大容量可達128GB；1.8吋機種則是採用IDE介面，最大容量可達64GB，可分別使用在筆記型電腦與更小的UMPC上，用來取代傳統的硬碟。現在由OCZ Technology發表的OCTANE 2.5吋固態硬碟容量已達到1TB。
• 固態硬碟的表現與傳統硬碟互有勝負，一般在容量、速度、價錢、價效比等作出比較。最初的固態硬碟容量少，價錢高，至價效比遠不及傳統的機器性硬碟。但隨著固態硬碟的不斷發展，固態硬碟的容量已有實用性，價錢明顯下滑之下，已為傳統硬碟市場製造危機。

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