存储器的分类整理(SRAM/DRAM/NOR FLASH/Nand FLASH)
1 概述
存儲器主要分為ROM和RAM,根據圖1先來講講RAM和ROM,兩者相比,的最大區別是RAM在斷電以后保存在上面的數據會自動消失,而ROM不會自動消失,可以長時間斷電保存。
圖 1 存儲器系統分類
2 RAM
RAM:隨機訪問存儲器(Random Access Memory),易失性。是與CPU直接交換數據的內部存儲器,它可以隨時讀寫,而且速度很快,通常作為操作系統或其他正在運行中的程序的臨時數據存儲媒介。它的作用是當開機后系統運行占一部分外,剩余的運行內存越大,手機速度越快,運行的程序越多,剩余越少。
2.1 SRAM
靜態隨機存取存儲器(Static Random Access Memory,SRAM)是隨機存取存儲器的一種。所謂的“靜態”,是指這種存儲器只要保持通電,里面儲存的數據就可以恒常保持。SRAM不需要刷新電路即能保存它內部存儲的數據,而DRAM(Dynamic Random Access Memory)每隔一段時間,要刷新充電一次,否則內部的數據即會消失,因此SRAM具有較高的性能,但是SRAM也有它的缺點,即它的集成度較低,功耗較DRAM大,相同容量的DRAM內存可以設計為較小的體積,但是SRAM卻需要很大的體積。同樣面積的硅片可以做出更大容量的DRAM,因此SRAM顯得更貴。然而,當電力供應停止時,SRAM儲存的數據還是會消失(被稱為volatile memory),這與在斷電后還能儲存資料的ROM或閃存是不同的。
從晶體管的類型分,SRAM可以分為雙極性與CMOS兩種。
從功能上分,SRAM可以分為異步SRAM和同步SRAM(SSRAM)。異步SRAM的訪問獨立于時鐘,數據輸入和輸出都由地址的變化控制。同步SRAM的所有訪問都在時鐘的上升/下降沿啟動。地址、數據輸入和其它控制信號均于時鐘信號相關。
SRAM的速率高、性能好,它主要有如下應用:
1)CPU與主存之間的高速緩存。
2)CPU內部的L1/L2或外部的L2高速緩存。
2.2 DRAM
DRAM(Dynamic Random Access Memory),即動態隨機存取存儲器,最為常見的系統內存。DRAM 只能將數據保持很短的時間。為了保持數據,DRAM使用電容存儲,所以必須隔一段時間刷新(refresh)一次,如果存儲單元沒有被刷新,存儲的信息就會丟失。
2.3 SDRAM
SDRAM 是DRAM 的一種,它是同步動態存儲器,利用一個單一的系統時鐘同步所有的地址數據和控制信號。動態是指存儲陣列需要不斷的刷新來保證數據不丟失;隨機是指數據不是線性依次存儲,而是自由指定地址進行數據讀寫。
DDR,DDR2以及DDR3就屬于SDRAM的一類。當然DRAM對應的還有異步DRAM,只是好像比較少見。
同步SDRAM根據時鐘邊沿讀取數據的情況分為SDR和DDR技術,DDR從發展到現在已經經歷了四代,分別是:第一代DDR SDRAM,第二代DDR2 SDRAM,第三代DDR3 SDRAM,第四代,DDR4 SDRAM。
2.3.1 DDR
DDR是Double Data Rate的縮寫,中文含義是雙倍數據率的意思,一聽這個名字就知道這個東西很快。全稱為DDR SDRAM,即同步動態隨機存取存儲器,聽這個名字也知道,DDR是從SDRAM發展而來。嚴格的說DDR應該叫SDRAM?DDR,人們習慣稱為DDR,部分初學者也??吹絊DRAM?DDR,就認為是SDRAM。SDRAM?DDR是SDRAM?Rate?Data?Double的縮寫,是雙倍速率同步動態隨機存儲器的意思。DDR內存是在SDRAM內存基礎上發展而來的,仍然沿用SDRAM
生產體系。SDRAM在一個時鐘周期內只傳輸一次數據,它是在時鐘的上升期進行數據傳輸;而DDR內存則是一個時鐘周期內傳輸兩次次數據,它能夠在時鐘的上升期和下降期各傳輸一次數據,因此稱為雙倍速率同步動態隨機存儲器。DDR內存可以在與SDRAM相同的總線頻率下達到更高的數據傳輸率。
2.3.2 DDR2
DDR2 是 DDR SDRAM 內存的第二代產品。它在 DDR 內存技術的基礎上加以改進,從而其傳輸速度更快(可達 667MHZ ),耗電量更低,散熱性能更優良。DDR3,DDR4,DDR5性能一次上升。
與DDR相比,DDR2最主要的改進是在內存模塊速度相同的情況下,可以提供相當于DDR內存兩倍的帶寬。這主要是通過在每個設備上高效率使用兩個DRAM核心來實現的。作為對比,在每個設備上DDR內存只能夠使用一個DRAM核心。技術上講,DDR2內存上仍然只有一個DRAM核心,但是它可以并行存取,在每次存取中處理4個數據而不是兩個數據。
2.3.3 DDR3
DDR3(double-data-rate?three?synchronous?dynamic?random?access?memory)是應用在計算機及電子產品領域的一種高帶寬并行數據總線。DDR3在DDR2的基礎上繼承發展而來,其數據傳輸速度為DDR2的兩倍。同時,DDR3標準可以使單顆內存芯片的容量更為擴大,達到512Mb至8Gb,從而使采用DDR3芯片的內存條容量擴大到最高16GB。此外,DDR3的工作電壓降低為1.5V,比采用1.8V的DDR2省電30%左右。說到底,這些指標上的提升在技術上最大的支撐來自于芯片制造工藝的提升,90nm甚至更先進的45nm制造工藝使得同樣功能MOS管可以制造的更小,從而帶來更快、更密、更省電的技術提升。
在系統設計方面DDR3與DDR2最大的區別在于DDR3將時鐘、地址及控制信號線的終端電阻從計算機主板移至內存條上,這樣一來在主板上將不需要任何端接電阻。為了盡可能減小信號反射,在內存條上包括時鐘線在內的所有控制線均采用Fly-by拓撲結構。同時,也是因為Fly-by的走線結構致使控制信號線到達每顆內存顆粒的長度不同從而導致信號到達時間不一致。這種情況將會影響內存的讀寫過程,例如在讀操作時,由于從內存控制器發出的讀命令傳送到每顆內存芯片的時間點不同,將導致每顆內存芯片在不同的時間向控制器發送數據。為了消除這種影響,需要在對內存進行讀寫操作時對時間做補償,這部分工作將由內存控制器完成。
2.4 FRAM
FRAM(Ferroelectric RAM): 鐵電隨機存取存儲器
動態隨機存取存儲器(DRAM)是以一個晶體管加上一個電容來儲存一個位(1bit)的資料,由于傳統 DRAM 的電容都是使用“氧化矽”做為絕緣體,氧化矽的介電常數不夠大(K 值不夠大),因此不容易吸引(儲存)電子與電洞,造成必須不停地補充電子與電洞,所以稱為“動態”,只要電腦的電源關閉,電容所儲存的電子與電洞就會流失,DRAM 所儲存的資料也就會流失。
要解決這個問題,最簡單的就是使用介電常數夠大(K 值夠大)的材料來取代“氧化矽”為絕緣體,讓電子與電洞可以儲存在電容里不會流失。目前業界使用“鈦鋯酸鉛”(PZT)或“鉭鉍酸鍶”(SBT)這種介電常數很大(K 值很大)的“鐵電材料”(Ferroelectric material)來取代氧化矽,則可以儲存電子與電洞不會流失,讓原本“易失性”的動態隨機存取存儲器(DRAM)變成“非易失性”的存儲器稱為“鐵電隨機存取存儲器”(Ferroelectric RAM,FRAM)。
3 ROM
ROM:只讀存儲器(Read Only Memory),非易失性。一般是裝入整機前事先寫好的,整機工作過程中只能讀出,而不像隨機存儲器那樣能快速地、方便地加以改寫。ROM所存數據穩定,斷電后所存數據也不會改變。計算機中的ROM主要是用來存儲一些系統信息,或者啟動程序BIOS程序,這些都是非常重要的,只可以讀一般不能修改,斷電也不會消失。
3.1 PROM
PROM(Programmable ROM):可編程ROM,只能被編程一次
3.2 EPROM
EPROM(Erasable Programmable ROM,EPROM):可擦寫可編程ROM,擦寫可達1000次。
3.3 EEPROM
EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)電子可擦除EPROM。
3.4 FLASH
閃存(flash memmory):基于EEPROM,它已經成為一種重要的存儲技術。固態硬盤(SSD)U盤等就是一種基于閃存的存儲器。
3.4.1 NOR FLASH
nor flash :NOR Flash的讀取和我們常見的SDRAM的讀取是一樣,用戶可以直接運行裝載在NOR FLASH里面的代碼,這樣可以減少SRAM的容量從而節約了成本。
Nor Flash,根據外部接口分,可分為普通接口和SPI接口普通接口的Nor Flash,多數支持CFI接口,所以,一般也叫做CFI接口。CFI接口,相對于串口的SPI來說,也被稱為parallel接口,并行接口;另外,CFI接口是JEDEC定義的,所以,有的又成CFI接口為JEDEC接口。所以,可以簡單理解為:對于Nor Flash來說,CFI接口=JEDEC接口=Parallel接口 = 并行接口
NOR flash占據了容量為1~16MB閃存市場的大部分,而NAND flash只是用在8~128MB的產品當中,這也說明NOR主要應用在代碼存儲介質中,NAND適合于數據存儲,NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC存儲卡市場上所占份額最大
3.4.2 NAND FLASH
nand falsh:NAND Flash沒有采取內存的隨機讀取技術,它的讀取是以一次讀取一塊的形式來進行的,通常是一次讀取512個字節,采用這種技術的Flash比較廉價。用戶不能直接運行NAND Flash上的代碼,因此好多使用NAND Flash的開發板除了使用NAND Flah以外,還作上了一塊小的NOR Flash來運行啟動代碼。
后續再補充相關細節描述及工作原理。歡迎大家批評指正。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的存储器的分类整理(SRAM/DRAM/NOR FLASH/Nand FLASH)的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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