硬碟小資料

今天我們來研究下硬碟。簡單敘述，我也不太知道的硬碟歷史，據說第一塊硬碟是2023年，很大，從那時候ibm就建立了硬碟的基本架構。

那些古老的硬碟架構我沒去了解過，不管那麼多。就說現在的機械硬碟。

磁頭

磁頭其實就是乙個電磁鐵，線圈+鐵芯，如圖:

原理

這裡我要多說的是這個磁碟的讀寫原理。

平常讀寫的時候，磁頭是不帶電的，這個時候磁頭切割磁感線產生感應電流，這一瞬間的電流方向就是乙個二進位制位，由此來讀取資料。

寫資料的時候磁頭帶電，使用電磁鐵感應磁粉，磁粉，注意是粉，很小的顆粒，被電磁鐵一感應就改變方向了，然後之後他就可以用這個磁場來發電了。發電其實就是感應出電流，讀資料用。

固態硬碟，這個東西是乙個高科技產品，是電子級別的東西。厲害得一批。

目前ssd所用的快閃儲存器主要是nand型別，早前還有一種叫做nor的快閃儲存器，最早是由intel在2023年開發出來的，曾經在手機記憶體中大行其道，而nand快閃儲存器則是東芝在2023年提出來的，兩種型別的快閃儲存器爭奪戰中最終由nand快閃儲存器勝出，intel不得不把nor快閃儲存器部分賣給美光轉而投身nand陣營，現在intel的快閃儲存器無論效能還是口碑都不輸東芝，甚至還能反超。

由於nor事實上是明日黃花，這裡也不需大幅描述它與nand的差異了，只要知道幾點就夠了：nor快閃儲存器是晶元內執行（execute in place），程式可以在快閃儲存器中直接執行而無需再入到系統記憶體中，而且可以位元組數（byte）為單位讀寫，但是擦除和寫入速度比較慢，容量密度低，反觀nand，儲存密度高，寫入和擦除速度更快，雖然寫入以page為單位，但是擦除必須以block為單位。

隧道效應

快閃儲存器讀寫上限

它的儲存原理是在柵氧化層中間弄一層懸浮的金屬（具體工藝有好多步），可以是薄膜也可以是孤立的奈米點。使用的時候你在柵上加高電壓，下方溝道裡的載流子（電子或空穴）就會因為量子隧穿效應穿過絕緣層進入浮柵，注意在這個過程中絕緣層有漏電或者其他一些電流，但那不是主要的（有的新型器件會採用非隧穿的電流來操作）。一旦電壓撤了，隧穿效應基本消失，於是浮柵裡那些電荷就駐留了，幾乎沒有通路可以跑出來。這層電荷會改變浮柵型場效電晶體的開啟電壓，換句話說，有沒有電荷可以通過加乙個讀電壓－－大於無電荷時小於有電荷時的開啟電壓－－來判斷，因為溝道電流在兩種情況下差很大，串聯個電阻上去就能讀到不同的電位。要把電荷從浮柵上弄出來就得反向加高壓，還是利用隧穿效應。如果你反覆寫－擦，非常薄的柵氧化層的絕緣性就會降低（晶格結構被反覆衝擊之類的各種電效應熱效應），漏電會越來越大，最後封不住電荷，也自然就讀不出來不同狀態－－所謂失效。通常我們會用endurance表徵這個器件耐擦寫的能力。實驗室裡就是周期性地加上擦除寫入電壓，隔一陣測一下它能不能區分出兩個狀態（1和0的電位標準事先定好），直至它失效，這個擦寫次數就是endurance。我當苦逼菸酒僧的時候，基本上一禮拜得弄那麼三五次這樣的實驗，平均endurance都是幾百萬次，這是單個器件的，做成陣列以後總體上差不多，根據你寫的區塊頻繁與否會比單管有所差異。

總結下，就是說，隧道效應並不會損害勢壘，如果理想狀態下，這種器件是沒有擦寫上上限的，但是由於電子衝擊會產生電熱效應。這種熱效應其實會對這個絕緣材料產生破壞（?通俗一點）

然後還有使用高壓讓電子穿透絕緣材料，這個過程會對絕緣材料產生磨損，電子跑來跑去，怎麼說還是會有影響的，這個可以用腳趾頭想。

如果有錯，歡迎指出。

小資料取整

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