RAM(Random Access Memory)的全名为随机存取记忆体,它相当于PC机上的移动存储,用来存储和保存数据的。它在任何时候都可以读写,RAM通常是作为操作系统或其他正在运行程序的临时存储介质(可称作系统内存)。
不过,当电源关闭时RAM不能保留数据,如果需要保存数据,就必须把它们写入到一个长期的存储器中(例如硬盘)。正因为如此,有时也将RAM称作“可变存储器”。RAM内存可以进一步分为静态RAM(SRAM)和动态内存(DRAM)两大类。DRAM由于具有较低的单位容量价格,所以被大量的采用作为系统的主记忆。
ROM(Read Only Memory)的全名为唯读记忆体,它相当于PC机上的硬盘,用来存储和保存数据。ROM数据不能随意更新,但是在任何时候都可以读取。即使是断电,ROM也能够保留数据。但是资料一但写入后只能用特殊方法或根本无法更改,因此ROM常在嵌入式系统中担任存放作业系统的用途。现在市面上主流的PDA的ROM大小是64MB以及128MB。
RAM和ROM相比,两者的最大区别是RAM在断电以后保存在上面的数据会自动消失,而ROM就不会。
由于ROM不易更改的特性让更新资料变得相当麻烦,因此就有了Flash Memory的发展 ,Flash Memory具有ROM不需电力维持资料的好处,又可以在需要的时候任意更改资料 ,不过单价也比普通的ROM要高。
SRAM速度非常快,是目前读写最快的存储设备了,但是它也非常昂贵,所以只在要求很苛刻的地方使用,譬如CPU的一级缓冲,二级缓冲。动态RAM(Dynamic RAM/DRAM)保留数据的时间很短,速度也比SRAM慢,不过它还是比任何的ROM都要快,但从价格上来说DRAM相比SRAM要便宜很多,计算机内存就是DRAM的。
DRAM分为很多种,常见的主要有FPRAM/FastPage、EDORAM、SDRAM、DDR RAM、RDRAM、SGRAM以及WRAM等,这里介绍其中的一种DDR RAM。
DDR RAM(Date-Rate RAM)也称作DDR SDRAM,这种改进型的RAM和SDRAM是基本一样的,不同之处在于它可以在一个时钟读写两次数据,这样就使得数据传输速度加倍了。这是目前电脑中用得最多的内存,而且它有着成本优势,事实上击败了Intel的另外一种内存标准-Rambus DRAM。在很多高端的显卡上,也配备了高速DDR RAM来提高带宽,这可以大幅度提高3D加速卡的像素渲染能力。
内存工作原理:内存是用来存放当前正在使用的(即执行中)的数据和程序,我们平常所提到的计算机的内存指的是动态内存(即DRAM),动态内存中所谓的"动态",指的是当我们将数据写入DRAM后,经过一段时间,数据会丢失,因此需要一个额外设电路进行内存刷新操作。
具体的工作过程是这样的:一个DRAM的存储单元存储的是0还是1取决于电容是否有电荷,有电荷代表1,无电荷代表0。但时间一长,代表1的电容会放电,代表0的电容会吸收电荷,这就是数据丢失的原因;刷新操作定期对电容进行检查,若电量大于满电量的1/2,则认为其代表1,并把电容充满电;若电量小于1/2,则认为其代表0,并把电容放电,藉此来保持数据的连续性。
ROM也有很多种,PROM是可编程的ROM,PROM和EPROM(可擦除可编程ROM)两者区别是,PROM是一次性的,也就是软件灌入后,就无法修改了,这种是早期的产品,现在已经不可能使用了,而EPROM是通过紫外光的照射擦出原先的程序,是一种通用的存储器。另外一种EEPROM是通过电子擦出,价格很高,写入时间很长,写入很慢。
举个例子,手机软件一般放在EEPROM中,我们打电话,有些最后拨打的号码,暂时是存在SRAM中的,不是马上写入通过记录(通话记录保存在EEPROM中),因为当时有很重要工作(通话)要做,如果写入,漫长的等待是让用户忍无可忍的。
FLASH存储器又称闪存,它结合了ROM和RAM的长处,不仅具备电子可擦除可编程(EEPROM)的性能,还不会断电丢失数据同时可以快速读取数据(NVRAM的优势),U盘和MP3里用的就是这种存储器。在过去的20年里,嵌入式系统一直使用ROM(EPROM)作为它们的存储设备,然而近年来Flash全面代替了ROM(EPROM)在嵌入式系统中的地位,用作存储Bootloader以及操作系统或者程序代码或者直接当硬盘使用(U盘)。
目前Flash主要有两种NOR Flash和NADN Flash。NOR Flash的读取和我们常见的SDRAM的读取是一样,用户可以直接运行装载在NOR FLASH里面的代码,这样可以减少SRAM的容量从而节约了成本。NAND Flash没有采取内存的随机读取技术,它的读取是以一次读取一块的形式来进行的,通常是一次读取512个字节,采用这种技术的Flash比较廉价。用户不能直接运行NAND Flash上的代码,因此好多使用NAND Flash的开发板除了使用NAND Flah以外,还作上了一块小的NOR Flash来运行启动代码。
一般小容量的用NOR Flash,因为其读取速度快,多用来存储操作系统等重要信息,而大容量的用NAND FLASH,最常见的NAND FLASH应用是嵌入式系统采用的DOC(Disk On Chip)和我们通常用的"闪盘",可以在线擦除。目前市面上的FLASH 主要来自Intel,AMD,Fujitsu和Mxic,而生产NAND Flash的主要厂家有Samsung和Toshiba及Hynix。
存储设备
存储器
特点 | RAM | Flash Memory | ROM |
中文名称 | (Random Access Memory)的全名为随机存取器 | FLASH存储器又称闪存 | ROM(Read Only Memory)的全名为只读存储器 |
电源关闭数据是否保留 | 否 | 是 | 是 |
主要分类 | SRAM(静态随机存储器)和DRAM(动态随机存储器) | NOR Flash和NAND Flash型 | PROM、EPROM、E2PROM |
速度 | 较快 |
| 较慢 |
ROM
不同ROM 特点 | Mask ROM | PROM | EPROM | E2PROM | Flash ROM |
写入次数 | 一次性由厂家写入数据,用户无法修改 | 出厂并未写入数据,由用户编程一次性写入数据 | 通过紫外光的照射,擦掉原先的程序。芯片可重复写入 | 通过加电擦出原数据,通过高压脉冲可以写入数据。使用方便但价格较高,而且写入时间较长,写入较慢 | 结构简单、控制灵活、编程可靠、加电擦写快捷的优点、而且集成度可以做得很高,它综合了:不会断电丢失(NVRAM),快速读取,点可擦写编程(E2PROM) |
产品实例 |
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| Intel的28系列、Winbond公司的W27-29系列及AMD公司的29系列等 | U盘(NAND Flash)
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Flash ROM
存储器 特点 | NOR Flash | NAND Flash | |
性能比较 | 1、NOR Flash的读速度比NAND Flash的读速度; 2、NAND Flash的写入速度比NOR Flash快很多; 3、NAND Flash的4ms擦出速度远比NOR Flash的5s快。大多数写入操作需要先进行擦除操作。 4、NAND Flash的随机读取能力差,适合大量数据的连续读写。 | ||
接口差别 | 1、NOR Flash带有SRAM接口,有足够的地址引脚来寻址,可以很容易地存取其内部的每一个字节。NAND Flash地址、数据和命令共用8位总线(Samsung公司某些新的NAND Flash有16位总线),每次读写都要使用复杂的I/O接口串行地存储数据,8个引脚用来传送控制、地址和资料信息。 2、NAND Flash读和写操作采用512B的块,有点像硬盘管理操作。因此基于NAND Flash结构可以取代硬盘或其他设备。 | ||
容量和成本 | 1、NAND Flash的单元尺寸几乎是NOR Flash的一半,由于生产过程更为简单,NAND Flash结构可以在给定的模具尺寸内提供更高的容量,也相应地降低了价格。 2、NOR Flash容量一般较小,通常在1MB~8MB之间。而NAND Flash只是用在8MB以上的产品当中,这也说明了NOR Flash主要应用在代码存储介质中,NAND Flash适用于资料存储。NAND Flash在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC存储卡市场所占份额最大。 | ||
可靠性和耐用性 | 寿命(耐用性) | NAND Flash中每个块的最大擦写次数是一百万次,而NOR Flash的读写次数是十万次。典型的NAND Flash块尺寸要比NOR型闪存小8倍。 | |
位交换 | NAND Flash发生的次数要比NOR Flash多 Flash Memory器件都受位交换现象的困扰。 | ||
块坏处理 | NAND Flash中坏块是随机分布的。以前也曾有过消除坏块的努力,但发现成品率太低,代价太高,根本不划算。NAND Flash需要对介质进行初始化扫描以发现坏块,并将坏块标记为不可用。在已制成的器件中,如果通过可靠的方法不能进行这项处理,将导致高故障率。 | ||
易用性 | 可以非常直接地使用NOR Flash,可以像其他内存那样连接,并可以在上面直接运行代码。 由于需要I/O接口,NAND Flash要复杂得多。各种NAND的存储方法因厂家而异。 |
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软件支持 | 不需要任何的软件支持 | 需要驱动程序,也包括内存技术驱动程序(MTD) | |
市场定位 | 用于数据可靠性要求较高的代码存储、通信产品、网络处理等领域,NOR Flash也被称为代码闪存(Code Flash)。 | 用于对存储容量要求较高的MP3、存储卡、U盘等领域。正是如此,NAND Flash也被称为数据闪存(Data Flash)。 |
RAM
不同SRAM 特点 | SRAM | DRAM | DDRAM(基于SRAM) |
全称 | Static RAM,静态随机存储器 | Dynamic RAM,动态随机存储器 | Double Data Rate SDRAM,双倍速率随机存储器 |
存储速度 | 较快 | 较慢 |
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成本 | 较高 | 较低 |
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技术 |
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| 双倍预取技术 |
| DDRAM技术采用差分方式,DDRAM比SDRAM多一倍的传输速率和内存宽度。 |