中国地质大学（武汉）：《计算机维护维修 Computer Load & Repair》课程教学资源（课件讲稿）第七章 外存系统故障维修

行成于思而荒于随 第7章外存系统故障维修 7.1闪存系统故障维修【重点】 7.2硬盘系统故障维修【重点】 7.3光盘系统故障维修 中国地质大学 罗元胜老师主讲

罗元胜老师主讲 1 行成于思而荒于随 中国地质大学 第7章 外存系统故障维修 外存系统故障维修 7.1 闪存系统故障维修【重点】 7.2 硬盘系统故障维修【重点】 7.3 光盘系统故障维修

业精于勤而花于捷 闪存系统故障维修 7.1.1闪存的基本类型 ◆闪存从EEPROM技术发展而来。 ◆优点：快速存储，永久存储，可利用现有的半导体工 艺生产。 ◆缺点：读写速度较DRAM慢，而且擦写次数有极限。 ◆读写特性：闪存以区块为单位进行数据擦除和写入， 区块大小为8KB~128KB。 2 信息技术教学实验中心

信息技术教学实验中心 业精于勤而荒于 嬉 2 业精于勤而荒于嬉 7.1 闪存系统故障维修 7.1.1 闪存的基本类型 ‹闪存从EEPROM技术发展而来。 ‹优点：快速存储，永久存储，可利用现有的半导体工 艺生产。 ‹缺点：读写速度较DRAM慢，而且擦写次数有极限。 ‹读写特性：闪存以区块为单位进行数据擦除和写入 闪存以区块为单位进行数据擦除和写入， 区块大小为8KB~128KB

业精于勤而于情 闪存系统故障维修 7.1.1闪存的基本类型 ◆NOR(异或)型闪存：由Intel和AMD公司主导，用 于程序储存和运行。 ◆NOR闪存可随机读，但写操作按“块”进行。 ◆NOR闪存适合于频繁随机读操作，并直接在闪存内运 行。如BIOS芯片，手机存储芯片，交换机、路由器 中的存储器等。手机是NOR闪存应用的大户。 3 信息技术教学实验中心

信息技术教学实验中心 业精于勤而荒于 嬉 3 业精于勤而荒于嬉 7.1 闪存系统故障维修 7.1.1 闪存的基本类型 ‹NOR（异或）型闪存 （异或）型闪存：由Intel和AMD公司主导，用 于程序储存和运行。 ‹NOR闪存可随机读，但写操作按“块”进行。 ‹NOR闪存适合于频繁随机读操作，并直接在闪存内运 行。如BIOS芯片，手机存储芯片，交换机、路由器 中的存储器等。手机是NOR闪存应用的大户 闪存应用的大户

业精于勤而于情 闪存系统故障维修 7.1.1闪存的基本类型 ◆NAND(与非)型闪存：大部分专利权掌握在东芝、 三星、SanDisk等公司。 ◆NAND闪存采用地址线和数据线复用技术。 ◆NAND闪存小数据块操作速度慢，而大数据块速度快。 ◆NAND闪存主要用来存储资料，如U盘、数码存储卡、 固态硬盘等。 4 信息技术教学实验中心

信息技术教学实验中心 业精于勤而荒于 嬉 4 业精于勤而荒于嬉 7.1 闪存系统故障维修 7.1.1 闪存的基本类型 ‹NAND（与非 ）型闪存：大部分专利权掌握在东芝、 三星、SanDisk等公司。 ‹NAND闪存采用地址线和数据线复用 地址线和数据线复用技术。 ‹NAND闪存小数据块操作速度慢，而大数据块速度快。 ‹NAND闪存主要用来存储资料，如U盘、数码存储卡、 固态硬盘等

业精于勤而于捷 闪存系统故障维修 7.1.2闪存存储单元工作原理 ◆闪存采用单晶体管设计，无需存储电容。 ◆闪存SLC(单级储存单元)结构： 在1个存储单元存储1位数据。 ◆闪存MLC(多级储存单元)结构： 在1个存储单元中存储2位数据。 5 信息技术教学实验中心

信息技术教学实验中心 业精于勤而荒于 嬉 5 业精于勤而荒于嬉 7.1 闪存系统故障维修 7.1.2 闪存存储单元工作原理 ‹闪存采用单晶体管设计，无需存储电容 闪存采用单晶体管设计，无需存储电容。 ‹闪存SLC（单级储存单元）结构： 在1个存储单元存储1位数据。 ‹闪存MLC（多级储存单元） 结构： 在1个存储单元中存储2位数据

业精于勤而于情 闪存系统故障维修 7.1.2闪存存储单元工作原理 ◆MLC通过不同级别的内部电压，在1个存储单元中记 录2组位信息(00、01、11、10) ◆MLC的记录密度比SLC提高了1倍。 ◆但是，MLC电压变化频繁，使用寿命远低于SLC, MLC只能承受约1万次的擦写。 ◆MLC需要更长的读写时间，SLC比MLC要快3倍以上。 6 信息技术教学实验中心

信息技术教学实验中心 业精于勤而荒于 嬉 6 业精于勤而荒于嬉 7.1 闪存系统故障维修 7.1.2 闪存存储单元工作原理 ‹MLC通过不同级别的内部电压，在1个存储单元中记 录2组位信息（00、01、11、10）。 ‹MLC的记录密度比SLC提高了1倍。 ‹但是，MLC电压变化频繁，使用寿命远低于SLC， MLC只能承受约1万次的擦写。 ‹MLC需要更长的读写时间，SLC比MLC要快3倍以上

业精于勤而于情 闪存系统故障维修 7.1.2闪存存储单元工作原理 ◆NAND闪存和NOR闪存都采用MOS晶体管作为基本 存储单元，不同的是构成存储阵列时，采用了不同的 技术方式。 ◆NAND闪存采用“与非”方式构成存储阵列： ◆NOR闪存采用“异或”方式构成储存阵列。 7 信息技术教学实验中心

信息技术教学实验中心 业精于勤而荒于 嬉 7 业精于勤而荒于嬉 7.1 闪存系统故障维修 7.1.2 闪存存储单元工作原理 ‹NAND闪存和NOR闪存都采用MOS晶体管作为基本 存储单元，不同的是构成存储阵列时，采用了不同的 技术方式。 ‹NAND闪存采用“与非”方式构成存储阵列 方式构成存储阵列； ‹NOR闪存采用“异或”方式构成储存阵列 方式构成储存阵列

业精于勤而于 闪存系统故障维修 7.1.2闪存存储单元工作原理 ◆闪存通过在浮空栅极上放置电子和清除电子来表示数 据，浮空栅极中有电子时为“0”，无电子时为“1”。 G(栅极) 氧化绝缘层 金属引线 选择栅极（第2级浮空栅） ONO电介质层 浮空栅极（第1级浮空栅） (源极)S D(漏极) 隧道氧化层 高浓度半导体掺杂区 P型硅衬底 8 信息技术教学实验中心

信息技术教学实验中心 业精于勤而荒于 嬉 8 业精于勤而荒于嬉 7.1 闪存系统故障维修 7.1.2 闪存存储单元工作原理 ‹闪存通过在浮空栅极上放置电子和清除电子来表示数 据，浮空栅极中有电子时为“0”，无电子时为“1

业精于勤而于 闪存系统故障维修 7.1.3NOR闪存结构与性能 ◆NOR闪存电路特点： ◆NOR闪存有独立的数据总线和地址总线，能快速随机 读取数据。 ◆NOR闪存写入数据前，必须先将目标块内所有位都写 为0（擦除操作）。NOR闪存可以单字节写入，但不 能单字节擦除。 ◆NOR闪存传输效率很高，适合存储程序代码，对大型 数据文件应用显得力不从心。 9 信息技术教学实验中心

信息技术教学实验中心 业精于勤而荒于 嬉 9 业精于勤而荒于嬉 7.1 闪存系统故障维修 7.1.3 NOR闪存结构与性能 ‹NOR闪存电路特点： ‹NOR闪存有独立的数据总线和地址总线，能快速随机 读取数据。 ‹NOR闪存写入数据前，必须先将目标块内所有位都写 为0（擦除操作）。NOR闪存可以单字节写入，但不 闪存可以单字节写入，但不 能单字节擦除。 ‹NOR闪存传输效率很高，适合存储程序代码，对大型 数据文件应用显得力不从心

业精于勤而花于捷 闪存系统故障维修 7.1.4 NAND闪存结构与性能 ◆NAND闪存接口位宽为8位或16位。 ◆如韩国现代HY27UKO8BGFM闪存芯片： 总容量为4GB,页面大小为(2KB+64B),8个 I/0接口每次可以传输(2KB+64B)×8=16.5KB 数据。 ◆NAND闪存采用地址/数据总线复用技术，大容量闪 存一般采用32位地址总线。 10 信息技术教学实验中心

信息技术教学实验中心 业精于勤而荒于 嬉 10 业精于勤而荒于嬉 7.1 闪存系统故障维修 7.1.4 NAND闪存结构与性能 ‹NAND闪存接口位宽为8位或16位。 ‹如韩国现代HY27UK08BGFM闪存芯片： 总容量为4GB，页面大小为（2KB+64B），8个 I/O接口每次可以传输（2KB+64B）×8=16.5KB 数据。 ‹NAND闪存采用地址/数据总线复用技术，大容量闪 存一般采用32位地址总线