ROM在系統(tǒng)停止供電的時(shí)候仍然可以保持?jǐn)?shù)據(jù)
RAM通常都是在掉電之后就丟失數(shù)據(jù),典型的就是計(jì)算機(jī)的內(nèi)存。
一、ROM也有很多種:PROM(可編程的ROM)、EPROM(可擦除可編程ROM)、EEPROM
1、PROM是一次性的,早期的產(chǎn)品,現(xiàn)在已經(jīng)不可能使用了;
2、EPROM是通過紫外光的照射擦出原先的程序,是一種通用的存儲器;
3、EEPROM是通過電子擦出,價(jià)格很高,寫入時(shí)間很長,寫入很慢;
舉個(gè)例子,手機(jī)軟件一般放在EEPROM中,我們打電話,有些最后撥打的號碼,暫時(shí)是存在SRAM中的,不是馬上寫入通訊記錄(通話記錄保存在EEPROM中),因?yàn)楫?dāng)時(shí)有很重要工作(通話)要做,如果寫入,漫長的等待是讓用戶忍無可忍的。
二、RAM有兩大類:靜態(tài)RAM(StaticRAM/SRAM)和動態(tài)RAM(Dynamic RAM/DRAM)
1、SRAM
不需要刷新電路,掉電丟失數(shù)據(jù),而且一般不是行列地址復(fù)用的。
集成度比較低,不適合做容量大的內(nèi)存,一般是用在處理器的緩存里面。像S3C2440的ARM9處理器里面就有4K的SRAM用來做CPU啟動時(shí)用的;
SRAM內(nèi)部采用的是雙穩(wěn)態(tài)電路的形式來存儲數(shù)據(jù);
制造相同容量的SRAM比DRAM的成本高的多;
因此目前SRAM基本上只用于CPU內(nèi)部的一級緩存以及內(nèi)置的二級緩存。僅有少量的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器以及路由器上能夠使用SRAM。
2、DRAM
掉電丟失數(shù)據(jù)。每隔一段時(shí)間就要刷新一次數(shù)據(jù),才能保存數(shù)據(jù)。而且是行列地址復(fù)用的,許多都有頁模式。DRAM利用MOS管的柵電容上的電荷來存儲信息,一旦掉電信息會全部的丟失,由于柵極會漏電,所以每隔一定的時(shí)間就需要一個(gè)刷新機(jī)構(gòu)給這些柵電容補(bǔ)充電荷,并且每讀出一次數(shù)據(jù)之后也需要補(bǔ)充電荷,這個(gè)就叫動態(tài)刷新,所以稱其為動態(tài)隨機(jī)存儲器。由于它只使用一個(gè)MOS管來存信息,所以集成度可以很高,容量能夠做的很大。SDRAM比它多了一個(gè)與CPU時(shí)鐘同步。
DRAM保留數(shù)據(jù)的時(shí)間很短,速度也比SRAM慢,不過它還是比任何的ROM都要快;
從價(jià)格上來說DRAM相比SRAM要便宜很多,計(jì)算機(jī)內(nèi)存就是DRAM的;
DRAM分為很多種,常見的主要有FPRAM/FastPage、EDORAM、SDRAM、DDR RAM、RDRAM、SGRAM以及WRAM等,這里介紹其中的一種DDR RAM。
一個(gè)DRAM的存儲單元存儲的是0還是1取決于電容是否有電荷,有電荷代表1,無電荷代表0。但時(shí)間一長,代表1的電容會放電,代表0的電容會吸收電荷,這就是數(shù)據(jù)丟失的原因;刷新操作定期對電容進(jìn)行檢查,若電量大于滿電量的1/2,則認(rèn)為其代表1,并把電容充滿電;若電量小于1/2,則認(rèn)為其代表0,并把電容放電,藉此來保持?jǐn)?shù)據(jù)的連續(xù)性。
2.1、DDR RAM(Data-Rate RAM)也稱作DDR SDRAM
這種改進(jìn)型的RAM和SDRAM是基本一樣的,不同之處在于它可以在一個(gè)時(shí)鐘讀寫兩次數(shù)據(jù),這樣就使得數(shù)據(jù)傳輸速度加倍了。這是目前電腦中用得最多的內(nèi)存。在很多高端的顯卡上,也配備了高速DDR RAM來提高帶寬,這可以大幅度提高3D加速卡的像素渲染能力。
2.2、SDRAM(Synchronous DRAM,同步動態(tài)隨機(jī)存儲器)
即數(shù)據(jù)的讀寫需要時(shí)鐘來同步。
其存儲單元不是按線性排列的,是分頁的。
DRAM和SDRAM由于實(shí)現(xiàn)工藝問題,容量較SRAM大。但是讀寫速度不如SRAM。
一般的嵌入式產(chǎn)品里面的內(nèi)存都是用的SDRAM。
三、Flash(閃存)
它結(jié)合了ROM和RAM的長處,不僅具備電子可擦除可編程(EEPROM)的性能,還不會斷電丟失數(shù)據(jù)同時(shí)可以快速讀取數(shù)據(jù)(NVRAM的優(yōu)勢),U盤和MP3里用的就是這種存儲器。
在過去的20年里,嵌入式系統(tǒng)一直使用ROM(EPROM)作為它們的存儲設(shè)備,然而近年來Flash全面代替了ROM(EPROM)在嵌入式系統(tǒng)中的地位,它用作存儲Bootloader以及操作系統(tǒng)或者程序代碼,或者直接當(dāng)硬盤使用(U盤)。
采用的并行接口,有獨(dú)立的地址線和數(shù)據(jù)線,性能特點(diǎn)更像內(nèi)存,是芯片內(nèi)執(zhí)行(XIP, eXecute In Place),這樣應(yīng)用程序可以直接在flash閃存內(nèi)運(yùn)行,不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。
NAND采用的是串行的接口,地址線和數(shù)據(jù)線是共用的I/O線,類似電腦硬盤。CPU從里面讀取數(shù)據(jù)的速度很慢,所以一般用NAND做閃存的話就必須把NAND里面的數(shù)據(jù)先讀到內(nèi)存里面,然后CPU才能夠執(zhí)行。無法尋址和直接運(yùn)行程序,只能存儲數(shù)據(jù)。另外NAND FLASH非常容易出現(xiàn)壞區(qū),所以需要有校驗(yàn)的算法。
NOR Flash:用戶可以直接運(yùn)行裝載在NOR FLASH里面的代碼
目前Flash主要有NOR Flash和NADN Flash
1、類型
分為NOR(或非)、 NAND(與非)
2、接口理解
NOR(或非)----地址、數(shù)據(jù)總線分開;
NAND(與非)----地址、數(shù)據(jù)總線共用。
3、讀寫單位:
NOR(或非)----字節(jié);
NAND(與非)----頁
4、組成結(jié)構(gòu):
NOR(或非)----扇區(qū)、字節(jié);
NAND(與非)----塊、頁;
5、擦除單位:
NOR(或非)----扇區(qū);
NAND(與非)----塊;
6、讀寫擦除速度
NOR的讀速度比NAND稍快一些。
NAND的寫入/擦除速度比NOR快很多。
flash閃存是非易失存儲器,可以對稱為塊的存儲器單元塊進(jìn)行擦寫和再編程。任何flash器件的寫入操作只能在空或已擦除的單元內(nèi)進(jìn)行,所以大多數(shù)情況下,在進(jìn)行寫入操作之前必須先執(zhí)行擦除。NAND器件執(zhí)行擦除操作是十分簡單的,而NOR則要求在進(jìn)行擦除前先要將目標(biāo)塊內(nèi)所有的位都寫為0。由于擦除NOR器件時(shí)是以64~128KB的塊進(jìn)行的,執(zhí)行一個(gè)寫入/擦除操作的時(shí)間為5s,與此相反,擦除NAND器件是以8~32KB的塊進(jìn)行的,執(zhí)行相同的操作最多只需要4ms。
NAND的擦除單元更小,相應(yīng)的擦除電路更少。
?。ㄗⅲ篘OR FLASH SECTOR擦除時(shí)間視品牌、大小不同而不同,比如,4M FLASH,有的SECTOR擦除時(shí)間為60ms,而有的需要最大6s。)
7、容量
NOR flash占據(jù)了容量為1~16MB閃存市場的大部分
NAND flash只是用在8~128MB的產(chǎn)品當(dāng)中,這也說明NOR主要應(yīng)用在代碼存儲介質(zhì)中,NAND適合于數(shù)據(jù)存儲
8、可靠性和耐用性:
可以從壽命(耐用性)、位交換和壞塊處理三個(gè)方面來比較NOR和NAND的可靠性。
A)壽命(耐用性)
在NAND閃存中每個(gè)塊的最大擦寫次數(shù)是一百萬次,而NOR的擦寫次數(shù)是十萬次。
NAND存儲器除了具有10比1的塊擦除周期優(yōu)勢,典型的NAND塊尺寸要比NOR器件小8倍,每個(gè)NAND存儲器塊在給定的時(shí)間內(nèi)的刪除次數(shù)要少一些。
B)位交換
所有flash器件都受位交換現(xiàn)象的困擾。在某些情況下(很少見,NAND發(fā)生的次數(shù)要比NOR多),一個(gè)比特(bit)位會發(fā)生反轉(zhuǎn)或被報(bào)告反轉(zhuǎn)了。
一位的變化可能不很明顯,但是如果發(fā)生在一個(gè)關(guān)鍵文件上,這個(gè)小小的故障可能導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)。如果只是報(bào)告有問題,多讀幾次就可能解決了。
當(dāng)然,如果這個(gè)位真的改變了,就必須采用錯(cuò)誤探測/錯(cuò)誤更正(EDC/ECC)算法。位反轉(zhuǎn)的問題更多見于NAND閃存,NAND的供應(yīng)商建議使用NAND閃存的時(shí)候,同時(shí)使用EDC/ECC算法。
這個(gè)問題對于用NAND存儲多媒體信息時(shí)倒不是致命的。當(dāng)然,如果用本地存儲設(shè)備來存儲操作系統(tǒng)、配置文件或其他敏感信息時(shí),必須使用EDC/ECC系統(tǒng)以確??煽啃?。
C)壞塊處理
NAND器件需要對介質(zhì)進(jìn)行初始化掃描以發(fā)現(xiàn)壞塊,并將壞塊標(biāo)記為不可用。在已制成的器件中,如果通過可靠的方法不能進(jìn)行這項(xiàng)處理,將導(dǎo)致高故障率。
9、易于使用:
基于NOR的閃存,可以像其他存儲器那樣連接,并可以在上面直接運(yùn)行代碼。
由于NANDLFASH需要I/O接口,所以要復(fù)雜得多。各種NAND器件的存取方法因廠家而異。
在使用NAND器件時(shí),必須先寫入驅(qū)動程序,才能繼續(xù)執(zhí)行其他操作。向NAND器件寫入信息需要相當(dāng)?shù)募记?,因?yàn)樵O(shè)計(jì)師絕不能向壞塊寫入,這就意味著在NAND器件上自始至終都必須進(jìn)行虛擬映射。
10、軟件支持:
在NOR器件上運(yùn)行代碼不需要任何的軟件支持;
在NAND器件上進(jìn)行執(zhí)行操作時(shí),通常需要 驅(qū)動程序,也就是內(nèi)存技術(shù)驅(qū)動程序(MTD);
NAND和NOR器件在進(jìn)行寫入和擦除操作時(shí)都需要MTD。
11、尋址:
NAND每次讀取數(shù)據(jù)時(shí)都是指定塊地址、頁地址、列地址,列地址就是讀的頁內(nèi)起始地址,每次都是先將數(shù)據(jù)讀入頁緩沖區(qū)內(nèi),再 由I/O輸入地址 在緩沖區(qū)內(nèi)尋址,其實(shí)這里列地址,只是指定起始地址的作用。NAND是以頁為基本單位 操作的。寫入數(shù)據(jù)也是首先在頁面緩沖區(qū)內(nèi)緩沖,數(shù)據(jù)首先寫入這里,再寫命令后,再統(tǒng)一寫入頁內(nèi)。因此NAND頁緩沖區(qū)的作用就是,保證芯片的按頁的讀、寫操作,是I/O操作與芯片操作的接口、橋梁,因?yàn)閿?shù)據(jù)是從I/O輸入的,又是每次一個(gè)字節(jié),因此需要緩沖。即使每次改寫一個(gè)字節(jié),都要重寫整個(gè)頁,因?yàn)樗恢С猪搶?,而且如果頁?nèi)有未擦除的部分,則無法編程,在寫入前必須保證頁是空的。
NOR的 讀、寫是字節(jié)為基本單位操作的,但擦除是以扇區(qū)操作的。
綜上所述在芯片操作上,NAND要比NOR快很多,因?yàn)镹AND是頁操作的而NOR是字節(jié)操作的。
12、應(yīng)用:
NAND 正是基于這種構(gòu)造:塊、頁,無法字節(jié)尋址,頁讀寫本身就靠的是內(nèi)部復(fù)雜的串、并行轉(zhuǎn)換 ,因此也沒有很多地址引腳,所以其地址、數(shù)據(jù)線共用,所以容量可以做的很大 。
NOR 是和SRAM一樣的可隨機(jī)存儲的,也不需要驅(qū)動,因此,其地址就有限,所以容量普遍較小,其實(shí)是受限于地址線。
基于以上幾點(diǎn),在工業(yè)領(lǐng)域,NOR 用的較多,特別是程序存儲,少量數(shù)據(jù)存儲等。
在消費(fèi)領(lǐng)域,大量數(shù)據(jù)存儲,NAND較多。
Flash ROM是利用浮置柵上的電容存儲電荷來保存信息,因?yàn)楦≈脰挪粫╇?,所以斷電后信息仍然可以保存。也由于其機(jī)構(gòu)簡單所以集成度可以做的很高,容量可以很大。Flash rom寫入前需要用電進(jìn)行擦除,而且擦除不同與EEPROM可以以byte(字節(jié))為單位進(jìn)行,flash rom只能以sector(扇區(qū))為單位進(jìn)行。不過其寫入時(shí)可以byte為單位。flash rom主要用于bios,U盤,Mp3等需要大容量且斷電不丟數(shù)據(jù)的設(shè)備
存儲器局限性
閃存最關(guān)鍵的限制可能是寫/擦除周期數(shù)有限。
為應(yīng)對這種限制,可采用固件或文件系統(tǒng)驅(qū)動器,對存儲器寫的次數(shù)進(jìn)行逐次計(jì)數(shù)。這些軟件將動態(tài)地重新映射這些塊,在扇區(qū)間分享寫操作。換句話說,萬一寫操作失敗,軟件通過寫驗(yàn)證和重新映射向未使用的扇區(qū)授權(quán)寫操作。
像RAM一樣,閃存可以一個(gè)字節(jié)或一個(gè)字一次進(jìn)行讀或編程,但擦除必須是一次進(jìn)行一個(gè)完整的塊,將塊中的所有位重新置位為1。這意味著需要花更多時(shí)間進(jìn)行編程。例如,如果將一位(0)寫入一個(gè)塊,要對該塊重新編程,就必須完全擦除此塊,而不是僅僅重寫該位。