記憶體

概念

記憶體（Memory）是電腦系統中用來儲存資料與程式的硬體裝置，屬於資訊處理的重要核心。其速度與容量直接影響整體運算效能。

分類

• 隨機存取記憶體（RAM, Random Access Memory）：可讀可寫，斷電即消失，主要用於暫時儲存運行中的程式與資料。
• 唯讀記憶體（ROM, Read-Only Memory）：只能讀取，內容在製造時或透過特殊方式寫入，常用於韌體儲存。
• 快閃記憶體（Flash Memory）：非揮發性，常見於 SSD、USB 隨身碟與記憶卡。
• 高速快取記憶體（Cache）：位於 CPU 與主記憶體之間，加速資料存取。

主要技術

• DRAM (Dynamic RAM)：主流電腦記憶體，需不斷刷新儲存的電荷。
• SRAM (Static RAM)：不需刷新，速度更快但成本高，常用於快取。
• DDR 系列：從 DDR、DDR2、DDR3、DDR4 到 DDR5，不斷提升速度與頻寬。

應用領域

• 個人電腦與筆電
• 伺服器與資料中心
• 智慧型手機與平板
• 嵌入式系統與工業控制

主要廠牌

• Samsung（三星）
• SK Hynix（海力士）
• Micron（美光）
• Nanya（南亞科技）
• Kioxia（鎧俠，前 Toshiba Memory）

硬碟

硬碟的基本分類

• 機械式硬碟（HDD）：利用磁碟片儲存數據，讀寫資料時需要依賴磁頭移動。
• 固態硬碟（SSD）：以快閃記憶體作為存儲介質，無需移動部件，速度更快。
• 混合硬碟（SSHD）：結合HDD與SSD的特性，將常用資料存於SSD部分，其餘資料存於HDD部分。

機械式硬碟的優勢與劣勢

• 優勢：
  • 容量大，單位儲存成本低。
  • 使用壽命相對較長，適合大量數據存儲。
• 劣勢：
  • 讀寫速度較慢。
  • 運行時會產生噪音與震動。
  • 耗電量高。

適用場合

• 適合備份與大容量資料儲存，例如檔案伺服器、影視媒體儲存。
• 不建議作為系統磁碟使用，因為開機速度與程式執行效能相對較低。

選購建議

• 根據需求選擇容量，常見有1TB、2TB及更大。
• 關注硬碟轉速（RPM），例如7200 RPM相較於5400 RPM性能更佳。
• 檢查緩存大小（Cache），較大的緩存能提高讀寫效率。
• 選擇有口碑的品牌，如Seagate、Western Digital（WD）。

SSD

什麼是 SSD

SSD（固態硬碟，Solid State Drive）是一種以閃存作為儲存媒介的儲存設備，與傳統的機械硬碟（HDD）相比，SSD 沒有移動部件，因此具備更快的存取速度、更高的耐用性以及更低的功耗。

SSD 的運作原理

SSD 主要依靠 NAND 閃存晶片儲存數據，並透過控制器管理數據的寫入與讀取。這些控制器負責數據壓縮、錯誤校正以及延長使用壽命的垃圾回收等功能。

SSD 的主要特點

• 高速性能：SSD 提供更快的啟動時間、數據讀寫速度及應用程式加載時間。
• 耐用性：由於沒有移動部件，SSD 能更好地抵抗震動及撞擊。
• 安靜運作：相比傳統硬碟，SSD 幾乎沒有運作噪音。
• 節能效率：SSD 消耗的電力更少，適合筆記型電腦及行動裝置。

SSD 的種類

SSD 根據介面及形狀可分為以下幾類：

• SATA SSD：使用 SATA 介面，適用於大多數舊型電腦。
• M.2 SSD：外型輕薄，適合筆記型電腦與主流電腦，支持多種協議（如 SATA 和 NVMe）。
• NVMe SSD：採用 PCIe 通道，速度比 SATA 快數倍，適合高性能需求的應用。

SSD 的應用場景

• 系統加速：作為系統磁碟，大幅縮短開機與軟體啟動時間。
• 遊戲體驗：快速載入遊戲場景，減少延遲。
• 專業用途：適合視頻編輯、3D 渲染及其他高效能需求的工作。

SSD 的選購建議

• 確認電腦主板支持的介面類型（如 SATA 或 NVMe）。
• 根據需求選擇適合的容量，一般建議至少 512GB。
• 留意產品的讀寫速度及耐用性（TBW 或 MTBF 指標）。
• 選擇知名品牌以確保品質及售後服務。

固態硬碟中的FTL技術

什麼是FTL

• FTL（Flash Translation Layer）：是一種在固態硬碟（SSD）中實現邏輯地址與物理地址映射的技術。
• 功能：將主機發出的邏輯區塊地址（LBA）轉換為NAND閃存的物理頁地址（PBA）。
• 目標：提高SSD性能、壽命與可靠性，並管理寫入操作。

FTL的主要功能

• 地址映射：將主機端的邏輯地址與實際存儲的物理地址對應。
• 磨損均衡（Wear Leveling）：確保閃存中的各單元均勻使用，避免過早老化。
• 垃圾回收（Garbage Collection）：回收無效資料頁，騰出空間以供寫入。
• 錯誤校正（ECC）：修復讀取或寫入過程中的錯誤，確保數據完整性。

FTL的映射方式

• 全映射（Page-Level Mapping）：將邏輯頁直接映射到物理頁，速度快但需要更多記憶體。
• 塊映射（Block-Level Mapping）：將邏輯塊映射到物理塊，記憶體需求低但效率較差。
• 混合映射（Hybrid Mapping）：結合全映射與塊映射的優勢，兼顧效率與記憶體使用率。

FTL對SSD性能的影響

• 有效的FTL實現能優化讀寫性能，減少資料延遲。
• 提高NAND閃存壽命，延緩磨損與老化。
• 影響SSD的垃圾回收效率，對隨機寫入操作尤為重要。

未來的FTL發展方向

• 提升映射演算法的智能性，降低垃圾回收對性能的影響。
• 利用更大容量的DRAM或內部快取，優化地址查詢效率。
• 針對不同應用場景，設計更具針對性的FTL結構。

光碟

定義

光碟（Optical Disc）是一種以雷射讀寫技術存取資料的儲存媒介。光碟透過光學方式讀取或刻錄資料，可用於儲存影像、音訊、軟體或其他數位資料。

主要類型

• CD（Compact Disc）：容量約 700 MB，常用於音樂或資料存儲
• DVD（Digital Versatile Disc / Digital Video Disc）：容量約 4.7 GB（單層）、8.5 GB（雙層），用於影片、資料備份
• Blu-ray Disc（BD）：容量約 25 GB（單層）、50 GB（雙層），支援高畫質影片與大型資料存儲

特性

• 非揮發性存儲：資料在無電源下仍可保留
• 高相容性：可在各種光碟讀取設備上使用
• 耐用性：抗磁場干擾，但需避免刮傷與曝曬
• 可寫入性：依規格不同，可一次性寫入或多次重寫

應用

• 音樂與影片發行
• 資料備份與檔案存儲
• 軟體與系統安裝光碟
• 遊戲與娛樂媒體

主要廠牌

• Verbatim（威寶）
• TDK
• SONY
• Maxell
• Panasonic（松下）
• Philips（飛利浦）

DVD

定義

DVD，全名為「Digital Versatile Disc」或「Digital Video Disc」，是一種用於存儲數位資料的光碟。它主要用於影片播放、音樂儲存和數據備份。

規格與容量

• 單面單層：4.7 GB
• 單面雙層：8.5 GB
• 雙面單層：9.4 GB
• 雙面雙層：17 GB

主要用途

• 影片播放：如電影、電視節目等。
• 音樂儲存：高音質音樂專輯。
• 數據備份：保存文件、照片及其他數據。

特點

• 容量較CD更大，適合存儲高品質影片與音樂。
• 支援多種格式，如DVD-Video、DVD-Audio等。
• 可選單面或雙面、單層或雙層設計。

與其他媒體的比較

與CD相比，DVD的存儲容量更高，讀取速度更快；但與藍光光碟（Blu-ray）相比，DVD的容量和畫質相對較低。

DVD-R

定義

DVD-R（Digital Versatile Disc Recordable）是一種一次性可寫入的光碟，屬於 WORM（Write Once Read Many）媒介。使用者可將資料、影片或音訊燒錄到光碟上，但寫入完成後無法刪除或覆寫。

主要特性

• 容量：單層約 4.7 GB，雙層可達 8.5 GB
• 寫入速度：常見 1x、2x、4x、8x、16x 等
• 相容性高：可在大多數 DVD 播放器與燒錄機上讀取
• 資料不可覆寫：一旦寫入完成，即不可刪除或改寫

製造流程（簡略）

• 基材注塑成型（含導引槽 pregroove）
• 染料塗佈（形成可寫入記錄層）
• 金屬反射層鍍膜
• 保護層塗佈與貼合
• Pre-write（測試寫入）
• 品質檢驗與封裝出貨

應用

• 資料備份與檔案存儲
• 影片錄製與播放
• 軟體或系統安裝光碟

主要廠牌

• Verbatim（威寶）
• TDK
• SONY
• Maxell
• Panasonic（松下）
• Philips（飛利浦）

DVD Pre-write

定義

DVD Pre-write 是在 DVD-R 光碟生產流程末端工序之一，通常在光碟成型、鍍膜、貼合與保護層完成後進行。此步驟透過專用設備對光碟記錄層進行有限的預寫入或測試寫入，用以檢查光碟記錄品質，並可寫入必要的製造識別資訊。

流程位置

• 基材注塑成型（含導引槽 pregroove）
• 有機染料塗佈（形成記錄層）
• 反射層鍍膜（金屬層沉積）
• 保護層塗佈與貼合
• Pre-write 測試寫入
• 品質檢驗與封裝出貨

主要目的

• 校準光碟寫入參數（如最佳雷射功率、OPC 資訊）
• 驗證記錄層一致性與寫入穩定性
• 減少消費端燒錄或讀取失敗風險

DVD 可重寫光碟

概念

DVD 可重寫光碟（DVD Rewritable），常見規格為 DVD-RW 與 DVD+RW，是一種可多次讀寫的光碟片。不同於一次性燒錄的 DVD-R，DVD-RW 可擦除原有資料並重複寫入，適合用於資料備份與暫存。

主要特性

• 容量：單層約 4.7 GB，雙層最高可達 8.5 GB。
• 可重寫次數：一般可達 1,000 次左右。
• 相容性：與 DVD 播放機、DVD-ROM 相容性高，但部分舊型設備可能僅支援 DVD-R。
• 速度：常見為 1x、2x、4x、6x、8x、16x 等不同倍速。

種類

• DVD-RW：由 DVD Forum 推動，採用相位變化記錄技術，可重複寫入與擦除。
• DVD+RW：由 DVD+RW Alliance 推動，寫入管理更精細，相容性逐漸提升。

應用

• 資料備份
• 影片錄製與暫存
• 軟體測試與檔案交換
• 臨時資料存放

主要廠牌

• Verbatim（威寶）
• TDK
• SONY
• Maxell
• Panasonic（松下）
• Philips（飛利浦）

BD

定義

BD，全名為「Blu-ray Disc」，是一種高密度光碟，用於存儲高畫質影片、大容量數據及高品質音樂。因採用藍紫光激光進行讀寫而得名。

規格與容量

• 單層：25 GB
• 雙層：50 GB
• 三層：100 GB（BD XL）
• 四層：128 GB（BD XL）

主要用途

• 影片播放：支援4K UHD及3D影片。
• 數據存儲：適合高容量備份及檔案保存。
• 遊戲媒體：用於次世代遊戲主機，如PlayStation。

特點

• 支援高畫質影像（1080p、4K）及高解析音效。
• 容量大，適合存儲長時間或高品質內容。
• 抗刮塗層技術，提升耐用性。

與其他媒體的比較

相比DVD，BD的存儲容量、畫質及音效都有大幅提升；然而，由於技術成本較高，其價格通常也高於DVD。