先进半导体存储器

先进半导体存储器 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:电子工业出版社
作者:曾莹
出品人:
页数:464
译者:曾莹
出版时间:2005-1-1
价格:43.00
装帧:平装(无盘)
isbn号码:9787505399488
丛书系列:
图书标签:
  • 电子学
  • 饭饭
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  • 工作
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  • 2005
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具体描述

本书深入介绍了先进半导体存储器的技术与发展,论述全面,涵盖了近年来的新技术成果。书中讲解了静态随机存取存储器技术、高性能的动态随机存取存储器、专用DRAM的结构和设计,先进的不挥发存储器的设计和技术、嵌入式存储器的设计和应用,以及未来存储器的发展方向等。DRAM作为新一代半导体产品制造技术的推动者,除用于计算机领域之外,还用于汽车、航空、航天、电信以及无线工业等领域。近年来,新一代高容量、高性能的存储器结构得到了进一步发展,包括嵌入式存储器和不挥发快闪存储器在内的大容量存储设备得到了越来越广泛的应用。

本书适合作为大学微电子专业高年级本科生及研究生的教材,也可作为从事半导体制造与研究的工作人员的参考用书。

现代计算系统中的高性能存储技术:从架构到应用 内容简介 本书聚焦于现代计算体系结构中至关重要的组成部分——高性能存储技术。随着数据量的爆炸式增长和计算需求的日益复杂,传统存储技术的瓶颈日益凸显。本书旨在为读者提供一个全面、深入的视角,探讨驱动当前及未来计算性能提升的下一代存储技术、系统架构以及关键优化策略。 第一部分:存储系统基础与挑战 本部分首先回顾了经典存储体系结构的基础知识,包括挥发性存储(DRAM)和非挥发性存储(NAND Flash)的基本工作原理、性能指标(如延迟、带宽、耐久性)及其固有的局限性。随后,重点分析了当前计算系统面临的“存储墙”问题,即处理器性能的飞速发展与存储系统I/O性能提升速度之间的巨大鸿沟。我们将详细讨论这一挑战在数据中心、高性能计算(HPC)和边缘计算环境中的具体表现形式,包括队列深度效应、访存模式不匹配以及系统级功耗瓶颈。 第二部分:下一代存储介质的物理基础与特性 本部分将深入探讨正在兴起或已投入应用的非易失性存储介质(NVMs)的技术细节。 相变存储器(PCM): 详细介绍PCM的物理原理,包括硫族化合物的电学切换机制,以及其在读写延迟、保持时间、能效方面的优势与挑战。分析其与DRAM和SRAM的性能对比,并探讨在阵列设计和控制器算法上的最新进展。 电阻式随机存取存储器(RRAM/ReRAM): 阐述基于忆阻器效应的ReRAM工作原理,包括形成/溶解导电丝的机制。重点分析其高密度潜力、高开关速度以及在阵列操作中需要解决的变异性(Variability)问题。 磁阻式随机存取存储器(MRAM): 聚焦于自旋转移矩(STT-MRAM)和热激活磁隧道结(HAMR)等技术。探讨其近乎无限的耐久性和超快读写速度的物理基础,并评估其在缓存层和主存层替代中的潜力。 第三部分:存储级内存(Storage Class Memory, SCM)的系统集成 本部分是全书的核心之一,专注于如何将这些新兴的NVM技术高效地集成到现有计算系统中,以实现存储级内存(SCM)的愿景。 持久性内存(Persistent Memory, PMem)的架构设计: 探讨PMem如何作为DRAM的扩展或替代品,在内存地址空间中暴露给CPU。详细分析内存事务的原子性、持久性和一致性保证,以及硬件和操作系统如何协同工作以支持PMem的直接访问(Byte-addressable Access)。 新的内存一致性模型与编程范式: 介绍针对PMem优化的编程接口和库(如PMDK),包括持久性数据结构的设计原则、事务性内存(Transactional Memory)在SCM环境下的应用,以及如何最小化“写放大”和“隔离性开销”。 SCM与DRAM的分层策略: 研究在多层级存储系统中,如何根据应用的工作负载和数据访问模式,动态或静态地配置DRAM和SCM的容量分配与数据迁移策略,以实现总体性能和成本的最优解。 第四部分:面向应用场景的存储系统优化 本部分将视角转向存储系统的软件和硬件协同优化,以应对特定应用对I/O的苛刻要求。 闪存存储阵列与控制器设计: 深入剖析基于NAND Flash的固态硬盘(SSD)内部架构,重点讨论磨损均衡(Wear Leveling)、垃圾回收(Garbage Collection)的算法复杂度,以及先进的纠错码(ECC)技术如何提升闪存的可靠性和寿命。 存储网络与分布式存储: 探讨现代数据中心中RDMA(如RoCEv2, InfiniBand)在构建低延迟、高带宽存储网络中的作用。分析NVMe-oF(NVMe over Fabrics)协议栈如何将块级存储的性能延伸到网络层面,并讨论分布式存储系统中的数据布局、一致性协议(如Raft, Paxos)在高速网络下的性能瓶颈。 计算存储协同(Computational Storage): 介绍将部分数据处理逻辑下沉到存储设备自身的趋势。分析FPGA、ASIC加速器在SSD控制器或存储服务器中实现数据预处理、压缩、加密、数据过滤等操作的可行性和收益,从而缓解CPU的计算负担和主机侧总线带宽的限制。 第五部分:面向未来的存储技术趋势 本书的最后一部分展望了更前沿的研究方向。 存内计算(In-Memory Computing): 探讨如何利用新兴存储介质(如ReRAM)的物理特性直接在存储单元内部执行特定计算(如逻辑运算或矩阵乘法),以大幅降低数据搬运带来的功耗和延迟。分析存内计算的精度、容错性和电路实现挑战。 量子存储与非冯·诺依曼架构: 简要介绍量子计算对存储需求带来的变革,以及未来可能出现的基于量子效应的新型存储概念,为读者提供一个更广阔的技术视野。 通过对这些关键领域的详尽阐述,本书旨在为存储系统架构师、计算机工程师、系统软件开发者以及相关领域的研究人员,提供一套完整的、面向实践的高性能存储技术知识体系。

作者简介

目录信息

第一章 先进半导体存储器引论
第二章 静态随机存取存储器技术
第三章 高性能的动态随机存取存储器
第四章 专业DRAM结构与设计
第五章 先进的不挥发存储器设计与技术
第六章 嵌入式存储器的设计与应用
第七章 未来的存储器方向:兆字节到兆兆字节
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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我花了周末的整整两天时间,沉浸在这本书的细节之中,最大的感受是作者对“系统化”的追求达到了令人敬佩的程度。很多同类书籍往往在介绍完单个器件特性后就戛然而止,留下一个巨大的系统集成鸿沟。然而,这本书却非常细腻地将存储架构的宏观设计与底层信号处理的微观优化编织在了一起。我特别关注了关于错误校验与纠正(ECC)的章节,作者没有停留在传统的Hamming码或BCH码的表面,而是深入剖析了在超高密度存储阵列中,如何根据噪声模型动态调整校验策略的复杂性。这部分内容对于正在设计下一代数据中心存储系统的我来说,具有极高的实操参考价值。书中提供的那些代码片段和性能分析模型,虽然需要读者具备一定的编程基础才能完全消化,但其背后的设计思想是普适的。唯一的遗憾是,部分涉及专利布局的描述略显保守,如果能更直白地指出关键技术的专利壁垒和绕开思路,那对创业者会更有启发性。

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这本书的叙事节奏把握得相当老练,它不是那种教科书式的干巴巴罗列事实,而更像是一场精心策划的技术发展史诗。作者似乎非常懂得如何设置悬念和高潮,在讲述每一个重大技术突破时,都会先描绘当时的行业困境和技术瓶颈,营造出一种“山穷水尽疑无路”的氛围,然后才优雅地揭示出那项新技术的革命性意义。例如,在描述非易失性存储技术演进的章节中,作者对上世纪末几大阵营之间的技术拉锯战描写得酣畅淋漓,充满了戏剧张力。我感觉自己完全代入了当时参与研发的工程师角色,体会到那种从失败中汲取教训的艰辛。不过,在涉及前沿交叉领域——比如与人工智能算力结合的应用场景——的讨论上,我希望作者能再大胆一些,多探讨一些“如果……会怎样”的设想,毕竟技术的前瞻性是这类读物的重要魅力所在。这本书的价值在于它不仅传授了“是什么”,更深刻地揭示了“为什么是现在”。

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这本书的装帧设计着实吸引人,封面那深邃的蓝色调和其中点缀的微小发光点,仿佛一下子就将读者的思绪拉入了高科技的殿堂。内页的纸张质感上乘,文字排版疏密得当,阅读体验相当舒适。我尤其欣赏作者在介绍基础理论时的那种行云流水般的叙述方式。比如,初涉存储器原理时,作者并没有直接抛出复杂的公式,而是先用生动的生活化比喻来搭建认知框架,这点对于我这种并非科班出身的工程师来说,简直是福音。我记得有一章专门讲了新型存储介质的物理机制,作者将量子隧穿效应描述得如同电影镜头般清晰,让我这个在实践中摸索了很久的人,终于茅塞顿开,理解了那些看似高不可攀的物理现象背后的逻辑。当然,如果能在某些关键算法的推导过程中,增加更多的图形辅助说明,或许能让理解的深度更上一层楼。总体来说,这本书的知识密度很高,但讲解的层次感把握得极佳,是拓宽技术视野的佳作。

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这本书给我的震撼,主要来源于其对“未来趋势”的精准洞察力。它并非仅仅是对现有技术的总结,更像是描绘了一幅未来十年数据存储技术的路线图。作者在分析了当前主流存储技术的物理极限后,立即将目光投向了诸如MRAM、ReRAM等下一代技术的商业化路径预测,并且给出了非常具体的时间窗口和技术路线上的关键障碍。我惊喜地发现,作者对某些尚未完全公开的行业动态似乎有着非同一般的了解,这使得书中的预测充满了可信度。例如,关于“存算一体”架构的探讨,书中不仅列举了不同的实现路径(基于SRAM/RRAM的加速器设计),还非常坦诚地分析了各自在功耗和数据一致性方面存在的“阿喀琉斯之踵”。这本书的价值远超一般参考书,它更像是一份高价值的行业咨询报告,帮助读者站到更高的维度去规划自己的技术学习方向和职业发展。它要求读者投入专注力,但回报是丰厚的洞察力。

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阅读这本书的过程,让我产生了一种强烈的“对话感”。作者的语言风格非常谦逊而又自信,仿佛他不是在居高临下地传授知识,而是在邀请一位资深同行进行一场深入的技术沙龙。他善于使用反问句来引导读者思考,比如在解释为什么某些看似更优的理论方案在量产中被否决时,作者会抛出“在追求极致性能的背后,我们付出了多少良率的代价?”这样的问题,让人不得不停下来深思商业化与工程实现的平衡点。这本书的深度在于,它不仅讨论了硅基存储,还花了相当篇幅探讨了面向后摩尔时代的新型材料应用,尤其是铁电和阻变特性的材料特性与器件工艺的耦合挑战。这种跨越不同材料科学层面的整合能力,是许多专精于单一领域的书籍所不具备的。如果非要挑剔,可能是在图表的美观度上可以再下点功夫,部分示意图的清晰度有待提高,尤其是在光刻工艺流程的那几张图上,细节有些模糊。

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