常用存储器分类介绍
存儲(chǔ)器按其存儲(chǔ)介質(zhì)特性主要分為“易失性存儲(chǔ)器”和“非易失性存儲(chǔ)器”兩大類。其中的“易失/非易失”是指存儲(chǔ)器斷電后, 它存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)內(nèi)容是否會(huì)丟失的特性。由于一般易失性存儲(chǔ)器存取速度快,而非易失性存儲(chǔ)器可長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù), 它們都在計(jì)算機(jī)中占據(jù)著重要角色。在計(jì)算機(jī)中易失性存儲(chǔ)器最典型的代表是內(nèi)存,非易失性存儲(chǔ)器的代表則是硬盤。
易失性存儲(chǔ)器
1、RAM(Random Access Memory):隨機(jī)存儲(chǔ)器。可隨意讀取存儲(chǔ)器內(nèi)部任意地址的數(shù)據(jù),所需時(shí)間與數(shù)據(jù)所在位置無關(guān),時(shí)間都是相同的。
根據(jù)RAM的存儲(chǔ)機(jī)制,又分為動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器DRAM(Dynamic RAM)以及靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SRAM(Static RAM)兩種。
DRAM:動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)單元以電容的電荷來表示數(shù)據(jù),有電荷代表1,無電荷代表0。但隨著時(shí)間延長(zhǎng),代表1的電容會(huì)放電,代表0的電容會(huì)吸收電荷,因此它需要定期刷新操作,即“動(dòng)態(tài)(Dynamic)“的特性。 刷新操作會(huì)對(duì)電容進(jìn)行檢查,若電量大于滿電量的1/2,則認(rèn)為其代表1,并把電容充滿電;若電量小于1/2,則認(rèn)為其代表0,并把電容放電,藉此來保證數(shù)據(jù)的正確性。
根據(jù)DRAM的通訊時(shí)是否需要使用時(shí)鐘信號(hào),又分為同步和異步兩種。
SDRAM(Synchronous DRAM):使用時(shí)鐘同步的通訊,速度更快,在時(shí)鐘的上升沿表示有效數(shù)據(jù)。
DDR SDRAM(Double Data Rate SDRAM):可以在時(shí)鐘的上升沿和下降沿各表示一個(gè)數(shù)據(jù),即一個(gè)時(shí)鐘周期可以表示2位數(shù)據(jù),在時(shí)鐘頻率相同的情況下,與SDRAM相比速度提高了一倍。至于DDRII和DDRIII,它們的通訊方式?jīng)]有區(qū)別,主要是通訊同步時(shí)鐘的頻率提高了。
2、SRAM:靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)單元以鎖存器存儲(chǔ)數(shù)據(jù),不需要定時(shí)刷新充電就能保持狀態(tài)。SRAM根據(jù)其通訊方式也分為同步(SSRAM)和異步SRAM,相對(duì)來說,異步SRAM用得比較廣泛。
3、DRAM和SRAM比較
DRAM的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單得多,所以生產(chǎn)相同容量的存儲(chǔ)器,DRAM的成本要更低,且集成度更高。 而DRAM中的電容結(jié)構(gòu)則決定了它的存取速度不如SRAM。所以在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合中,SRAM一般只用于CPU內(nèi)部的高速緩存(Cache),而外部擴(kuò)展的內(nèi)存一般使用DRAM。?
非易失性存儲(chǔ)器
1、ROM(Read Only Memory):只讀存儲(chǔ)器。一般用于指代非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。
MASK ROM:掩膜只讀存儲(chǔ)器。內(nèi)部存儲(chǔ)數(shù)據(jù)不可修改,大批量生產(chǎn)時(shí)成本低。
OTPROM(One Time Programmable ROM):一次可編程存儲(chǔ)器。用戶可以使用專用編程器自己寫入資料,但只能寫入一次,寫入后內(nèi)容不可修改。
EPROM(Erasable Programmable ROM):可重復(fù)擦寫的存儲(chǔ)器。使用紫外線照射芯片內(nèi)部擦除數(shù)據(jù),擦除和寫入需要專用設(shè)備。
EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM):電可擦拆存儲(chǔ)器。EEPROM可以重復(fù)擦寫,它的擦除和寫入都是直接使用電路控制, 不需要再使用外部設(shè)備來擦寫。而且可以按字節(jié)為單位修改數(shù)據(jù),無需整個(gè)芯片擦除。
2、FLASH存儲(chǔ)器:閃存。可重復(fù)擦寫的存儲(chǔ)器,容量一般比EEPROM大得多, 且在擦除時(shí),一般以多個(gè)字節(jié)為單位。
根據(jù)存儲(chǔ)單元電路的不同, FLASH存儲(chǔ)器又分為NOR FLASH和NAND FLASH。
NOR與NAND的共性是在數(shù)據(jù)寫入前都需要有擦除操作,而擦除操作一般是以“扇區(qū)/塊”為單位的。 而NOR與NAND特性的差別,主要是由于其內(nèi)部“地址/數(shù)據(jù)線”是否分開導(dǎo)致的。
NOR的地址線和數(shù)據(jù)線分開,可以按“字節(jié)”讀寫數(shù)據(jù),符合CPU的指令譯碼執(zhí)行要求,所以假如NOR上存儲(chǔ)了代碼指令, CPU給NOR一個(gè)地址,NOR就能向CPU返回一個(gè)數(shù)據(jù)讓CPU執(zhí)行,中間不需要額外的處理操作。
而NAND的數(shù)據(jù)和地址線共用,只能按“塊”來讀寫數(shù)據(jù),假如NAND上存儲(chǔ)了代碼指令,CPU給NAND地址后, 它無法直接返回該地址的數(shù)據(jù),所以不符合指令譯碼要求。若代碼存儲(chǔ)在NAND上,可以把它先加載到RAM存儲(chǔ)器上,再由CPU執(zhí)行。所以在功能上可以認(rèn)為NOR是一種斷電后數(shù)據(jù)不丟失的RAM, 但它的擦除單位與RAM有區(qū)別,且讀寫速度比RAM要慢得多。
另外,FLASH的擦除次數(shù)都是有限的(現(xiàn)在普遍是10萬(wàn)次左右),當(dāng)它的使用接近壽命的時(shí)候,可能會(huì)出現(xiàn)寫操作失敗。 由于NAND通常是整塊擦寫,塊內(nèi)有一位失效整個(gè)塊就會(huì)失效(壞塊),而且由于擦寫過程復(fù)雜,從整體來說NOR壞塊更少, 壽命更長(zhǎng)。由于可能存在壞塊,所以FLASH存儲(chǔ)器需要“探測(cè)/錯(cuò)誤更正(EDC/ECC)”算法來確保數(shù)據(jù)的正確性。
由于兩種FLASH存儲(chǔ)器特性的差異,NOR FLASH一般應(yīng)用在代碼存儲(chǔ)的場(chǎng)合,如嵌入式控制器內(nèi)部的程序存儲(chǔ)空間。 而NAND FLASH一般應(yīng)用在大數(shù)據(jù)量存儲(chǔ)的場(chǎng)合,包括SD卡、U盤以及固態(tài)硬盤等,都是NAND FLASH類型的。
總結(jié)
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