嵌入式存儲介質介紹

ROM和RAM指的都是半導體存儲器,ROM是Read Only Memory的縮寫,RAM是Random Access Memory的縮寫。ROM在系統停止供電的時候仍然可以保持數據,而RAM通常都是在掉電之後就丟失數據,典型的RAM就是計算機的內存。


RAM有兩大類,一種稱爲靜態RAM(Static RAM/SRAM),SRAM速度非常快,是目前讀寫最快的存儲設備了,但是它也非常昂貴,所以只在要求很苛刻的地方使用,譬如CPU的一級緩衝,二級緩衝。


另一種稱爲動態RAM(Dynamic RAM/DRAM),DRAM保留數據的時間很短,速度也比SRAM慢,不過它還是比任何的ROM都要快,但從價格上來說DRAM相比SRAM要便宜很多,計算機內存就是DRAM的。


DRAM分爲很多種,常見的主要有FPRAM/FastPage、EDORAM、SDRAM、DDR RAM、RDRAM、SGRAM以及WRAM等,這裏介紹其中的一種DDR RAM。


DDR RAM(Date-Rate RAM)也稱作DDR SDRAM,這種改進型的RAM和SDRAM是基本一樣的,不同之處在於它可以在一個時鐘讀寫兩次數據,這樣就使得數據傳輸速度加倍了。這是目前電腦中用得最多的內存,而且它有着成本優勢,事實上擊敗了Intel的另外一種內存標準-Rambus DRAM。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。

內存工作原理


內存是用來存放當前正在使用的(即執行中)的數據和程序,我們平常所提到的計算機的內存指的是動態內存(即DRAM),動態內存中所謂的“動態”,指的是當我們將數據寫入DRAM後,經過一段時間,數據會丟失,因此需要一個額外設電路進行內存刷新操作。


具體的工作過程是這樣的:一個DRAM的存儲單元存儲的是0還是1取決於電容是否有電荷,有電荷代表1,無電荷代表0。但時間一長,代表1的電容會放電,代表0的電容會吸收電荷,這就是數據丟失的原因;刷新操作定期對電容進行檢查,若電量大於滿電量的1/2,則認爲其代表1,並把電容充滿電;若電量小於1/2,則認爲其代表0,並把電容放電,藉此來保持數據的連續性。


ROM也有很多種,PROM是可編程的ROM,PROM和EPROM(可擦除可編程ROM)兩者區別是,PROM是一次性的,也就是軟件灌入後,就無法修改了,這種是早期的產品,現在已經不可能使用了,而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。另外一種EEPROM是通過電子擦出,價格很高,寫入時間很長,寫入很慢。


舉個例子,手機軟件一般放在EEPROM中,我們打電話,有些最後撥打的號碼,暫時是存在SRAM中的,不是馬上寫入通過記錄(通話記錄保存在EEPROM中),因爲當時有很重要工作(通話)要做,如果寫入,漫長的等待是讓用戶忍無可忍的。


Flash存儲器又稱閃存,它結合了ROM和RAM的長處,不僅具備電子可擦除可編程(EEPROM)的性能,還不會斷電丟失數據同時可以快速讀取數據(NVRAM的優勢),U盤和MP3裏用的就是這種存儲器。在過去的20年裏,嵌入式系統一直使用ROM(EPROM)作爲它們的存儲設備,然而近年來Flash全面代替ROM(EPROM)在嵌入式系統中的地位,用作存儲Bootloader以及操作系統或者程序代碼或者直接當硬盤使用(U盤)。


Flash主要有兩種:NOR Flash和NADN 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裏面的代碼,這樣可以減少SRAM的容量從而節約了成本。


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,採用這種技術的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來運行啓動代碼。


一般小容量的用NOR Flash,因爲其讀取速度快,多用來存儲操作系統等重要信息,而大容量的用NAND FLASH,最常見的NAND FLASH應用是嵌入式系統採用的DOC(Disk On Chip)和我們通常用的“閃盤”,可以在線擦除。目前市面上的FLASH 主要來自Intel,AMD,Fujitsu和Toshiba,而生產NAND Flash的主要廠家有Samsung和Toshiba。


NAND Flash和NOR Flash的比較


NOR和NAND是現在市場上兩種主要的非易失閃存技術。Intel於1988年首先開發出NOR flash技術,徹底改變了原先由EPROM和EEPROM一統天下的局面。緊接着,1989年,東芝公司發表了NAND flash結構,強調降低每比特的成本,更高的性能,並且象磁盤一樣可以通過接口輕鬆升級。但是經過了十多年之後,仍然有相當多的硬件工程師分不清NOR和NAND閃存。


相“Flash存儲器”經常可以與相“NOR存儲器”互換使用。許多業內人士也搞不清楚NAND閃存技術相對於NOR技術的優越之處,因爲大多數情況下閃存只是用來存儲少量的代碼,這時NOR閃存更適合一些。而NAND則是高數據存儲密度的理想解決方案。

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