存储器

最新推荐文章于 2023-04-14 20:05:19 发布

转载最新推荐文章于 2023-04-14 20:05:19 发布 · 640 阅读

文章标签：

#存储 #flash

嵌入式学习笔记专栏收录该内容

36 篇文章

订阅专栏

发展史

ROM -> PROM -> EPROM -> EEPROM -> Flash

ROM (Read Only Memory) ROM内部的资料是在ROM的制造工序中，在工厂里用特殊的方法被烧录进去的，其中的内容只能读不能改，一旦烧录进去，用户只能验证写入的资料是否正确，不能再作任何修改。如果发现资料有任何错误，则只有舍弃不用，重新订做一份。ROM是在生产线上生产的，由于成本高，一般只用在大批量应用的场合。
PROM (Programmable ROM) 由于ROM制造和升级的不便，后来人们发明了PROM。最初从工厂中制作完成的PROM内部并没有资料，用户可以用专用的编程器将自己的资料写入，但是这种机会只有一次，一旦写入后也无法修改，若是出了错误，已写入的芯片只能报废。PROM的特性和ROM相同，但是其成本比ROM高，而且写入资料的速度比ROM的量产速度要慢，一般只适用于少量需求的场合或是ROM量产前的验证。
EPROM (Erasable Programmable ROM) EPROM芯片可重复擦除和写入，解决了PROM芯片只能写入一次的弊端。EPROM芯片有一个很明显的特征，在其正面的陶瓷封装上，开有一个玻璃窗口，透过该窗口，可以看到其内部的集成电路，紫外线透过该孔照射内部芯片就可以擦除其内的数据，完成芯片擦除的操作要用到EPROM擦除器。EPROM内资料的写入要用专用的编程器，并且往芯片中写内容时必须要加一定的编程电压（VPP=12—24V，随不同的芯片型号而定）。EPROM芯片在写入资料后，还要以不透光的贴纸或胶布把窗口封住，以免受到周围的紫外线照射而使资料受损。
EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) 鉴于EPROM操作的不便，后来出的主板上的BIOS ROM芯片大部分都采用EEPROM。EEPROM的擦除不需要借助于其它设备，它是以电子信号来修改其内容的，而且是以Byte为最小修改单位，不必将资料全部洗掉才能写入，彻底摆脱了EPROM Eraser和编程器的束缚。EEPROM在写入数据时，仍要利用一定的编程电压，此时，只需用厂商提供的专用刷新程序就可以轻而易举地改写内容，所以，它属于双电压芯片。借助于EEPROM芯片的双电压特性，可以使BIOS具有良好的防毒功能，在升级时，把跳线开关打至“ON”的位置，即给芯片加上相应的编程电压，就可以方便地升级；平时使用时，则把跳线开关打至“OFF”的位置，防止CIH类的病毒对BIOS芯片的非法修改。所以，至今仍有不少主板采用EEPROM作为BIOS芯片并作为自己主板的一大特色。
Flash: 就其本质而言，Flash Memory属于EEPROM(电擦除可编程只读存储器)类型。它既有ROM的特点，又有很高的存取速度，而且易于擦除和重写，功耗相对很小。
当前有两种类型的PCMCIA卡，一种称为Flash存储器卡，此卡中只有Flash Memory芯片组成的存储体，在使用时还需要专门的软件进行管理。另一种称为Flash驱动卡，此卡中除Flash芯片外还有由微处理器和其它逻辑电路组成的控制电路。它们与IDE标准兼容，可在DOS下象硬盘一样直接操作。因此也常把它们称为Flash固态盘。

一些其他的存储设备：

硬盘目前普遍使用的大容量存储器仍为硬盘。硬盘虽有容量大和价格低的优点，但它是机电设备，有机械磨损，可靠性及耐用性相对较差，抗冲击、抗振动能力弱，功耗大。

常见闪存卡
SD卡/TF卡/MMC卡

存储器的分类

存储器是计算机的重要组成部分之一，用来存储程序和数据，表征了计算机的“记忆”功能。

按用途分类
1. 内部存储器
  内部存储器又叫内存，是主存储器。用来存储当前正在使用的或经常使用的程序和数据。CPU可以对他直接访问，存取速度较快。
2. 外部存储器
  外部存储器又叫外存，是辅助寄存器。外存的特点是容量大，所存的信息既可以修改也可以保存。存取速度较慢，要用专用的设备来管理。

计算机工作时，一般由内存ROM中的引导程序启动程序，再从外存中读取系统程序和应用程序，送到内存的RAM中，程序运行的中间结果放在RAM中,（内存不够是也可以放在外存中）程序的最终结果存入外部存储器。

按存储器的性质分类
1. RAM随机存取存储器（Random Access Memory）
  CPU根据RAM的地址将数据随机的写入或读出。电源切断后，所存数据全部丢失。按照集成电路内部结构不同，RAM又分为两类：
  1.1 SRAM静态RAM（Static RAM）
  静态RAM速度非常快，只要电源存在内容就不会消失。但他的基本存储电路是由6个MOS管组成1位。集成度较低，功耗也较大。一般高速缓冲存储器（Cache memory）用它组成。
  1.2 DRAM动态RAM（Dynamic RAM）
  DRAM内容在或秒之后自动消失，因此必须周期性的在内容消失之前进行刷新（Refresh）。由于他的基本存储电路由一个晶体管及一个电容组成，因此他的集成成本较低，另外耗电也少，但是需要刷新电路。
2. ROM只读存储器（Read Only Memory）
  ROM存储器将程序及数据固化在芯片中，数据只能读出不能写入。电源关掉，数据也不会丢失。ROM按集成电路的内部结构可以分为：
  2.1 PROM可编程ROM（Programable ROM）
  将设计的程序固化进去，ROM内容不可更改。
  2.2 EPROM可擦除、可编程（Erasable PROM）
  可编程固化程序，且在程序固化后可通过紫外线光照擦除，以便重新固化新数据。
  2.3 EEPROM电可擦除可编程（Electrically Erasable PROM）
  可编程固化程序，并可利用电压来擦除芯片内容，以便重新固化新数据

一些术语

ROM：Read Only Memory 只读存储器
RAM：Ramdom Access Memory 随机访问存储器

RAM（随机访问存储器）从字面上理解，指可以随机访问的一类存储器，而并没有指出存储器是否具有非易失性。所以，RAM可以是内存（如：SRAM、DRAM），也可以是Flash（如NorFlash）。内存都需要随机访问，所以我们常说内存就是RAM。

IROM：Internal ROM 内部ROM，指的是集成到SoC内部的ROM
IRAM：Internal RAM 内部RAM，指的是集成到SoC内部的RAM

DRAM：Dynamic RAM 动态RAM
SRAM：Static RAM 静态RAM

Flash：快闪存储器（Flash Memory），是一种电子式可清除程序化只读存储器的形式，允许在操作中被多次擦或写的存储器。这种科技主要用于一般性数据存储，以及在电脑与其他数字产品间交换传输数据，如储存卡与U盘。闪存是非易失性的存储器，所以单就保存数据而言, 它是不需要消耗电力的。
与硬盘相比，闪存也有更佳的动态抗震性。这些特性正是闪存被移动设备广泛采用的原因。闪存还有一项特性：当它被制成储存卡时非常可靠，即使浸在水中也足以抵抗高压与极端的温度。闪存的写入速度往往明显慢于读取速度。

eMMC：eMMC (Embedded Multi Media Card) 是MMC协会所订立的。

eMMC 相当于 NandFlash+主控IC，对外的接口协议与SD、TF卡一样。

主要是针对手机或平板电脑等产品的内嵌式存储器标准规格。eMMC的一个明显优势是在封装中集成了一个控制器，它提供标准接口并管理闪存，使得手机厂商就能专注于产品开发的其它部分，并缩短向市场推出产品的时间。这些特点对于希望通过缩小光刻尺寸和降低成本的NAND供应商来说，同样的重要。

eMMC由一个嵌入式存储解决方案组成，带有MMC（多媒体卡）接口、快闪存储器设备（Nand Flash）及主控制器，所有都在一个小型的BGA 封装。接口速度高达每秒52MBytes，eMMC具有快速、可升级的性能。同时其接口电压可以是 1.8v 或者是 3.3v。

NOR型Flash与NAND型Flash的区别

NOR闪存是随机存储介质，用于数据量较小的场合；NAND闪存是连续存储介质，适合存放大的数据。
NOR地址线和数据线是分开的，而NAND共用地址和数据总线。
由于NOR地址线和数据线分开，所以NOR芯片可以像SRAM一样连在数据总线上。NOR芯片的使用也类似于通常的内存芯片，它的传输效率很高，可执行程序可以在芯片内执行( XIP, eXecute In Place)1，这样应用程序可以直接在flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。由于NOR的这个特点，嵌入式系统中经常将NOR芯片做启动芯片使用。而NAND共用地址和数据总线，需要额外联结一些控制的输入输出（一些操作时序的接口），所以直接将NAND芯片做启动芯片比较难。

从使用角度来看，NOR闪存与NAND闪存是各有特点的：
（1）NOR的存储密度低，所以存储一个字节的成本也较高，而NAND闪存的存储密度和存储容量均比较高；
（2）NAND型闪存在擦、写文件（特别是连续的大文件）时速度非常快，非常适用于顺序读取的场合，而NOR的读取速度很快，在随机存取的应用中有良好的表现。
NOR与NAND各有所长，但两种优势无法在一个芯片上得到体现。所以，设计人员在选用芯片时，只能趋其利而避其害，依照使用目的和主要功能在两者之间进行适当的选择。

接口区别
NOR FLASH地址线和数据线分开，来了地址和控制信号，数据就出来。
NAND Flash地址线和数据线在一起，需要用程序来控制，才能出数据。
通俗的说，就是光给地址不行，要先命令，再给地址，才能读到NAND的数据。而且都是在一个总线完成的。
结论是：ARM无法从NAND直接启动。除非装载完程序，才能使用NAND Flash.

性能区别
NOR的传输效率很高，在1～4MB的小容量时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。 NAND结构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快。应用NAND的困难在于flash的管理和需要特殊的系统接口。
● NOR的读速度比NAND稍快一些。
● NAND的写入速度比NOR快很多。
● NAND的4ms擦除速度远比NOR的5s快。
● 大多数写入操作需要先进行擦除操作。
● NAND的擦除单元更小，相应的擦除电路更少。

参考内容：
http://jinren1010.spaces.eepw.com.cn/articles/article/item/15556#
http://www.veryarm.com/1200.html
http://blog.youkuaiyun.com/chenbang110/article/details/7757667
http://www.elecfans.com/bandaoti/cunchu/20120925290176.html
http://blog.sina.com.cn/s/blog_1319e6ae40102vgw8.html
http://tutu.spaces.eepw.com.cn/articles/article/item/22973
http://hexdigi.jimdo.com/2011/07/30/sd-tf-cf-mmc-ms-xd/