目录
1.储存器系统层次结构
1.CPU内部寄存器
2.芯片内部的高速缓存（cache）
3.芯片外的高速缓存（SRAM、DRAM、DDRAM）
4.主存储器（Flash、PROM、EPROM、EEPROM）
5.外部存储器（磁盘、光盘、CF、SD卡）
6.远程二级存储（分布式文件系统、Web服务器）
共六个层次结构。这些设备从上到下，依次变得更慢、访问频率更小、容量更大，每字节的造价也更加便宜。
在这种存储器分层结构中，上面一层的存储器做为下一层存储器的高速缓存。CPU寄存器就是cache的高速存储器，寄存器保存来自cache的字；cache又是内存层的高速缓存，从内存层提取数据送给CPU进行处理，并将CPU处理的结果返回内存当中；内存又是主存储器的高速缓存，它将经常使用到的数据从Flash等主存储器的提取出来，放到内存中，从而加快了CPU的运行效率。嵌入式的主存储器的容量是有限的，当遇到大量信息数据时，就需要将其保存到磁盘、光盘或CF、SD卡等外部存储器中，并在需要调用时从外部存储器中提取调用数据。在某些带有分布式文件系统的嵌入式网络系统中，外部存储器就作为其他系统中被存储数据的高速缓存。
2.RAM的种类
RAM可以被读和写，但断电数据会丢失，它适合在程序运行时保存动态的信息数据。RAM可以分为SRAM(静态随机存储器)和DRAM(动态随机存储器)。这两类具有不同的特征：
- SRAM比DRAM运行速度快
- SRAM比DRAM耗电多
- 在一个芯片上可以置放更多的DRAM
- DRAM需要周期性刷新
常见的RAM分类如下：
- SRAM(Static RAM，静态随机存储器)
SRAM是静态的，因此只要供电它就会保持一个值。SRAM没有刷新周期，有触发器构成基本单元，集成度低，每个SRAM存储单元由6个晶体管组成，因此成本较高。SRAM具有较高的速率，常常同于高速缓冲存储器。
- DRAM(Dynamic RAM，动态随机存储器)
这是一种以电荷形式进行存储的半导体存储器。DRAM中的每一个存储单元由一个晶体管和一个电容组成，数据存储在电容器中。电容器会由于漏电而导致电荷丢失，因而DRAM器件是不稳定的。为了将数据保存在存储器中，DRAM器件必需有规律地定时进行刷新。
- DDRAM(Double Data Rate SDRAM，双倍速率随机存储器)
随着嵌入式处理器主频的提高，SDRAM的速度逐渐成了限制系统性能的瓶颈。SDRAM通常只能工作咋133MHz主频，而现在很多32位处理器的主频已经达到了200MHz以上。DDRAM就是这种需求下出现的，目前已占据了内存技术的主流，且价格便宜。
DDRAM依靠一种叫做双倍预取（2n-prefetch）的技术，即在内存芯片内部的数据宽度是外部接口数据宽度的2倍，使峰值的读写速度达到输入时钟速率的2倍，并且DDRAM允许在时钟脉冲上升沿或下降沿传输数据，这样不需要提高时钟频率就能加倍提高SDRAM的速度，并具有SDRAM多一倍的传输速率和内存带宽。同时为了保证在高速运行时的信号完整性，DDRAM技术还采用了差分输入的方式。总的来说DDRAM采用更低的电压、差分输入和双倍数据速率输出等技术。
3.ROM的种类
ROM的特点是在烧入数据后，无需外加电源来保存数据。断电数据不丢失，但速度较慢，因此适合存储需长期保留的不变数据。常见ROM的分类如下：
- Mask ROM（掩膜ROM）
一次性由厂家写入数据的ROM，用户无法修改。
- PROM（Programmable ROM 可编程ROM）
只允许用户利用专门的设备（编程器）将自己的程序写入一次，一旦写入后，其内容将无法改变。所以也叫做一次可编程只读存储器（One Time Programming ROM）。
- EPROM(Erasable Programmable ROM 电可擦写ROM)
不仅可以由用户利用编程器写入程序，而且可以对其内容进行多次改写。出厂时其内容为全“1”，用户根据其程序将某些记忆单元改为“0”；当需要修改时需要将所有内容擦除（恢复为“1”），以便写入新的内容。
EPROM又分为两种，UVEPROM(紫外线擦除)和EEPROM(电擦除)。UVEPROM需要用紫外线灯制作的擦抹器照射存储器芯片上的透明窗口，使芯片原来的内容被擦除。用紫外线进行擦除只能对整个芯片擦除，而不能对芯片中个别需要改的存储单元单独擦除。
EPROM虽然即可读又可“写”，但它不能取代RAM。因为EPROM的编程次数是有限的；而且它写入的时间较长，即使对于EEPROM，擦除一个字节需要约10ms，写入一个字节大约需要10us，比SRAM或DRAM的时间长100~1000倍。
- EEPROM(E2PROM)电可擦除可编程ROM
EEPROM不但可以利用电压的高低来写入数据，还可以利用电压的高低清除EEROM所存储的数据。EEPROM在数据清除时还可以针对个别的存储单元进行清除操作，比起EPROM需要整个清除数据方便许多。EEPROM的数据存储保持能力可以长达10年，而数据清除再被规划的次数可以达到一万次以上，因此EEPROM的使用比EPROM更为普遍，而且更受欢迎。
- Flash ROM(闪速存储器)
Flash ROM 具有结构简单、控制灵活、编程可靠、加可电擦写快捷的优点，而且集成度可以都做得很高，它综合了前面的所有优点：不会断电丢失数据，快速读取，可电擦写可编程，因此在手机，PC，PPC等电器中成功地获得了广泛的应用。
4.Flash Memory的种类
Flash memory是嵌入式系统中重要的组成部分，它在嵌入式系统中的功能可以和硬盘在PC中的功能相比。它们都是用来存储程序和数据的，而且可以在掉电的情况下继续保存数据使其不会丢失。
Flash memory（闪速存储器）作为一种安全、快速的存储体，具有体积小，容量大，成本低，掉电数据不丢失等一系列优点，已成为嵌入式系统中数据和程序最主要的载体。根据结构的不同可以将其分为NOR Flash和NAND Flash两种。Flash Memory具有的特点如下：
- 区块结构
Flash Memory在物理结构上分成若干个区块，区块之间相互独立。比如NOR Flash把整个存储区分成若干个扇区（Sector），而NAND Flash把整个存储区分成若干个块（Block）。
- 先擦后写
由于Flash Memory的写操作只能将数据位1写成0，不能从0写成1，所以在对存储器进行写之前必须先执行擦除操作，将预写入的数据位初始化为1，擦操作的最小单位是一个区块，而不是单个字节。
- 操作指令
除了NOR Flash的读，Flash Memory的其他操作不能像RAM那样，直接对目标地址进行总线操作。比如执行一次写操作，它必须输入一串特殊的指令(NOR Flash)，或者完成一段时序（NAND Flash）才能将数据写入到Flash Memory中。
- 位反转
由于Flash Memory固有的电器特性，在读写数据过程中，偶然会产生一位或几位数据错误。这就是位反转。位反转无法避免，只能通过其他手段对结果进行事后处理。
- 坏块
由于Flash Memory在使用过程中，可能导致某些区块的损坏。区块一旦损坏，将无法进行修复。如果对已损坏的区块进行操作，可能带来不可预测的错误。尤其是NAND Flash在出厂时就可能存在这样的坏块（已经被标识出）。
- NOR Flash
NOR Flash的特点是应用程序可以直接在闪存中运行，不需要再把代码读到系统RAM中运行。NOR Flash的传输效率很高，在1~4MB的小容量时具有很高的成本效益，但很低的擦除和写入速度大大影响了它的性能。
- NAND Flash
NAND Flash的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，这也是为何很多U盘采用NAND Flash作为存储介质的原因。应用NAND Flash的困难在于闪存和需要特殊的系统接口。
- NOR Flash和NAND Flash各自的典型特征和不同点
1.性能差异
NOR Flash的读速度比NAND Flash稍快一些
NAND Flash的写入速度比NOR Flash快很多
NAND Flash的擦除速度远比NOR Flash的快很多。大多数写入操作需要先进行擦除操作。
NAND Flash的随机读取能力差，适合大量数据的连续获取。
2.接口差异
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，每一次读写都要使用复杂的I/O接口串行地存取数据，8个引脚用来传送控制、地址和资料信息。
NAND Flash读和写操作采用521B的块，有点像硬盘的管理操作。因此，基于NAND的闪存可以取代硬盘或其他块设备。
3.容量和成本
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，也就相应地降低了价格。
NOR Flash容量一般较小，通常在1MB~8MB之间。而NAND Flash只是用在8MB以上的产品中，这也说明NOR Flash主要应用在代码存储介质中，NAND Flash适合用于资料存储。
4.可靠性和耐用性
寿命（耐用性）：在NAND Flash中每个块的最大擦写次数是一百万次，而NOR Flash的擦写次数是十万次
位交换：所有Flash Memory器件都受位交换现象的困扰。在某些情况下（很少见，NAND Flash发生的次数要比NOR Flash多），一个比特位会发生反转或被报告反转了。
坏块处理：NAND Flash中的坏块是随机分布的。以前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，并对坏块进行标记不可用。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。
5.易用性
可以非常直接地使用基于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 Flash的存取方法因厂家而异。在使用NAND Flash时，必须先写入驱动程序，才能继续执行其他操作。向NAND Flash写入数据需要相当的技巧，因为设计师绝不能向坏块写入，这就意味着NAND Flash上自始至终都必须进行虚拟映像。
6.软件支持
当讨论技术支持的时候，应该区别基本的读/写/擦操作和高一级的用于磁盘仿真和Flash Memory管理算法的软件，包括性能优化。
在NOR Flash上运行代码不需要任何的技术支持。而在NAND Flash上进行同样的操作时，通常需要驱动程序，也就是内存技术驱动程序（MTD），NAND Flash和NOR Flash在进行写入和擦除时都需要MTD。
7.市场定位
根据前面多介绍的NAND Flash和NOR Flash的特点，两者各自拥有相应的不同应用。一般来说，NOR Flash用于对数据可靠性要求较高的代码存储、通讯产品、网络处理等领域。而NAND Flash则用于对容量要求较高的MP3、存储卡、U盘等领域。正是如此，NOR Flash也被称为代码闪存（Code Flash），而NAND Flash也被称为数据闪存（Data Flash）。
摘自《嵌入式系统设计师教程》一书。
《读书之法，在循序而渐进，熟读而精思。——朱熹》