RAM ROM Flash
本文介紹存儲分類。
關鍵詞 單片機內存 RAM ROM FLASH
1.ROM和RAM指的都是半導體存儲器，
1.1 ROM-(Read Only Memory）
1.1.1 特點
ROM掉電保持數據。
1.1.2 ROM分類
1. PROM(可編程的ROM)：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
2. EPROM（可擦除可編程ROM）：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，價格很高，寫入時間很長，寫入很慢。
1.2 RAM-(Random Access Memory)。
1.2.1 特點
RAM掉電丟失數據。
1.2.2 RAM分類（兩大類）
1. 靜態RAM（StaticRAM/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。
2. 動態RAM（DynamicRAM/DRAM）
DRAM需要一個額外設電路進行內存刷新操作。
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，典型的RAM就是計算機的內存。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
2. FLASH存儲器又稱閃存
2.1 特點
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全面代替了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）。
2.2 Flash分類
目前Flash主要有兩種NOR Flash和NADN Flash
1. NOR Flash
NOR Flash 塊擦出寫入，隨機讀取。
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。
2. NAND Flash
NAND Flash 塊擦出寫入，塊讀取。
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NORFlash，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。
2.3 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。
NAND Flash存儲器"經常可以與"NORFlash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。
NOR是現在市場上主要的非易失閃存技術。NOR一般 只用來存儲少量的代碼；NOR主要應用在代碼存儲介質中。NOR的特點是應用簡單、無需專門的 接口電路、傳輸效率高，它是屬於芯片內執行(XIP, eXecute In Place)，這樣應用程序可以直接在（NOR型）flash閃存內運行，不必再把代碼讀到系統RAM中。在1～4MB的小 容量時具有很高的成本效益，但是很低的寫入和擦除速度大大影響了它的性能。NOR flash帶有SRAM接口，有足夠的地址引腳來尋址，可以很容易地存取其內部的每一個字節。NOR flash佔據了容量爲1～16MB閃存市場的大部分。
1. 性能比較:
flash閃存是非易失存儲器，可以對稱爲塊的存儲器單元塊進行擦寫和再編程。任何flash器件的寫入操作只能在空或已擦除的單元內進行，所以大多數情況下，在進行寫入操作之前必須先執行擦除。NAND器件執行擦除操作是十分簡單的，而NOR則要求在進行擦除前先要將目標塊內所有的位都寫爲 1。由於擦除NOR器件時是以64～128KB的塊進行的，執行一個寫入/擦除操作的時間爲5s，與此相反， 擦除NAND器件是以8～32KB的塊進行的，執行相同的操作最多只需要4ms。 執行擦除時塊尺寸的不同進一步拉大了NOR和NADN之間的性能差距，統計表明，對於給定的一套寫入操作(尤其 是更新小文件時)，更多的擦除操作必須在基於NOR的單元中進行。這樣，當選擇存儲解決方案時，設計師必須權衡以下的各項因素：
l NOR的讀速度比NAND稍快一些；
l NAND的寫入速度比NOR快很多；
l NAND的4ms擦除速度遠比NOR的5s快；
l 大多數寫入操作需要先進行擦除操作。
l NAND的擦除單元更小，相應的擦除電路更少。
(注：NOR FLASHSECTOR擦除時間視品牌、大小不同而不同，比如，4M FLASH，有的SECTOR擦除時間爲60ms，而有的需要最大6s。)
2. 接口差別
NOR flash帶有SRAM接口，有足夠的地址引腳來尋址，可以很容易地存取其內部的每一個字節。
NAND器件使用複雜的I/O口來串行地存取數據，各個產品或廠商的方法可能各不相同。8個引腳用來傳送控制、 地址和數據信息。
NAND讀和寫操作採用512字節的塊，這一點有點像硬盤管理此類操作，很自然地，基於NAND的存儲器就可以 取代硬盤或其他塊設備。
3. 可靠性和耐用性
採用flahs介質時一個需要重點考慮的問題是可靠性。對於需要擴展MTBF的系統來說，Flash是非常合適 的存儲方案。可以從壽命(耐用性)、位交換和壞塊處理三個方面來比較NOR和NAND的可靠性。
A) 壽命(耐用性)
在NAND閃存中每個塊的最大擦寫次數是一百萬次，而NOR的擦寫次數是十萬次。NAND存儲器除了具有10比1的塊擦除週期優勢，典型的NAND塊尺寸要比NOR器件小8 倍，每個NAND存儲器塊在給定的時間內的刪除次數要少一些。
B) 位交換
所有flash器件都受位交換現象的困擾。在某些情況下(很少見，NAND發生的次數要比NOR多)，一個比特(bit)位會發 生反轉或被報告反轉了。
一位的變化可能不很明顯，但是如果發生在一個關鍵文件上，這個小小的故障可能導致系統停機。如果只是報告有問題，多讀幾次就可能解決了。
當然，如果這個位真的改變了，就必須採用錯誤探測/錯誤更正 (EDC/ECC)算法。位反轉的問題更多見於NAND閃存，NAND的供應商建議使用NAND閃存的時候，同時使用EDC/ECC算法。
這個問題對於用NAND存儲多媒體信息時倒不是致命的。當然，如果用本地存儲設備來存儲操作系統、配置文件或其 他敏感信息時，必須使用EDC/ECC系統以確保可靠性。
C) 壞塊處理
NAND器件中的壞塊是隨機分佈的。以前也曾有過消除壞塊的努力，但發現成品率太低，代價太高，根本不划算。
NAND器件需要對介質進行初始化掃描以發現壞塊，並將壞塊標記爲不可用。在已製成的器件中，如果通過可靠的方法不能進行這項處理，將導致高故障率。
4. 易於使用:
可以非常直接地使用基於NOR的閃存，可以像其他存儲器那樣連接，並可以在上面直接運行代碼。
由於需要I/O接口，NAND要複雜得多。各種NAND器件的存取方法因廠家而異。
在使用NAND器件時，必須先寫入驅動程序，才能繼續執行其他操作。向NAND器件寫入信息需要相當的技巧，因 爲設計師絕不能向壞塊寫入，這就意味着在NAND器件上自始至終都必須進行虛擬映射。
5. 軟件支持:
當討論軟件支持的時候，應該區別基本的讀/寫/擦操作和高一級的用於磁盤仿真和閃存管理算法的軟件,包括性能優 化。
在NOR器件上運行代碼不需要任何的軟件支持，在NAND器件上進行同樣操作時，通常需要驅動程序，也就是內存 技術驅動程序(MTD)，NAND和NOR器件在進行寫入和擦除操作時都需要MTD。
使用NOR器件時所需要的MTD要相對少一些，許多廠商都提供用於NOR器件的更高級軟件，這其中包括M- System的TrueFFS驅動， 該驅動被Wind River system、Microsoft、QNX Software system、Symbian和Intel等廠商所採用。
驅動還用於對DiskOnChip產品進行仿真和NAND閃存的管理，包括糾錯、壞塊處理和損耗平衡。
NOR FLASH的主要供應商是INTEL ,MICRO等廠商，曾經是FLASH的主流產品，但現在被NANDFLASH擠的比較難受。它的優點是可以直接從FLASH中運行程序，但是工藝複雜，價格比較貴。
NAND FLASH的主要供應商是SAMSUNG和東芝，在U盤、各種存儲卡、MP3播放器裏面的都是這種FLASH，由於工藝上的不同，它比NOR FLASH擁有更大存儲容量，而且便宜。但也有缺點，就是無法尋址直接運行程序，只能存儲數據。另外NAND FLASH 非常容易出現壞區，所以需要有校驗的算法。
在掌上電腦裏要使用NANDFLASH 存儲數據和程序，但是必須有NORFLASH來啓動。除了SAMSUNG處理器，其他用在掌上電腦的主流處理器還不支持直接由NAND FLASH 啓動程序。因此，必須先用一片小的NOR FLASH 啓動機器，在把OS等軟件從NAND FLASH 載入SDRAM中運行才行，挺麻煩的。
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，由於柵極會漏電，所以每隔一定的時間就需要一個刷新機構給這些柵電容補充電荷，並且 每讀出一次數據之後也需要補充電荷，這個就叫動態刷新，所以稱其爲動態隨機存儲器。由於它只使用一個MOS管來存信息，所以集成度可以很高，容量能夠做的 很大。SDRAM比它多了一個與CPU時鐘同步。
SRAM 利用寄存器來存儲信息，所以一旦掉電，資料就會全部丟失，只要供電，它的資料就會一直存在，不需要動態刷新，所以叫靜態隨機存儲器。
以上主要用於系統內存儲器，容量大，不需要斷電後仍保存數據的。
Flash ROM 是利用浮置柵上的電容存儲電荷來保存信息，因爲浮置柵不會漏電，所以斷電後信息仍然可以保存。也由於其機構簡單所以集成度可以做的很高，容量可以很大。 Flash rom寫入前需要用電進行擦除，而且擦除不同與EEPROM可以以byte(字節)爲單位進行，flash rom只能以sector(扇區)爲單位進行。不過其寫入時可以byte爲單位。flash rom主要用於bios，U盤，Mp3等需要大容量且斷電不丟數據的設備。
PSRAM，假靜態隨機存儲器
背景：
PSRAM具有一個單晶體管的DRAM儲存格，與傳統具有六個晶體管的SRAM儲存格或是四個晶體管與two-load resistor SRAM 儲存格大不相同，但它具有類似SRAM的穩定接口，內部的DRAM架構給予PSRAM一些比low-power 6T SRAM優異的長處，例如體積更爲輕巧，售價更具競爭力。目前在整體SRAM市場中，有90%的製造商都在生產PSRAM組件。在過去兩年，市場上重要的 SRAM/PSRAM供貨商有Samsung、Cypress、Renesas、Micron與Toshiba等。
基本原理：
PSRAM就是僞SRAM，內部的內存顆粒跟SDRAM的顆粒相似，但外部的接口跟SRAM相似，不需要SDRAM 那樣複雜的控制器和刷新機制，PSRAM的接口跟SRAM的接口是一樣的。
PSRAM容量有8Mbit,16Mbit,32Mbit等等，容量沒有SDRAM那樣密度高，但肯定是比SRAM的容量要高很多的，速度支持突發 模式，並不是很慢，Hynix，Coremagic, WINBOND .MICRON. CY 等廠家都有供應，價格只比相同容量的SDRAM稍貴一點點，比SRAM便宜很多。
PSRAM主要應用於手機，電子詞典，掌上電腦，PDA,PMP.MP3/4,GPS接收器等消費電子產品與 SRAM(採用6T的技術)相比,PSRAM採用的是1T+1C的技術,所以在體積上更小,同時,PSRAM的I/O接口與SRAM相同.在容量上,目前有 4MB,8MB,16MB,32MB,64MB和128MB。比較於SDRAM,PSRAM的功耗要低很多。所以對於要求有一定緩存容量的很多便攜式產品 是一個理想的選擇。