存储器分为哪几类?_存储器有哪些

存储器分为哪几类?_存储器有哪些存储器的常见种类存储器种类存储器是计算机结构的重要组成部分。存储器是用来存储程序代码和数据的部件,有了存储器计算机才具有记忆功能。基本的存储器种类见图基本存储器种类。存储器按其存储介质特性主要分为“易失性存储器”和“非易失性存储器”两大类。其中的“易失性/非易失”是指存储器断电之后,它存

存储器的常见种类   存储器种类   存储器是计算机结构的重要组成部分。存储器是用来存储程序代码和数据的部件,有了存储器计算机才具有记忆功能。基本的存储器种类见图基本存储器种类。   
pYYBAGNOY1GADyYyAAGXTjTRVGs493.png   存储器按其存储介质特性主要分为“易失性存储器”和“非易失性存储器”两大类。其中的“易失性/非易失”是指存储器断电之后,它存储的数据内容是否会丢失的特性。由于一般易失性存储器存取速度快,而非易失性存储器可长期保存数据,它们在计算机中占据着非常重要的角色。在计算机中易失性存储器最典型的代表是内存,非易失性存储器的代表则是硬盘。   RAM存储器   RAM是“Random Access Memory”的缩写,被译为随机存储器,指的是当存储器中的消息被读取或写入时,所需要的时间与这段信息所在的位置无关。这个词的由来是因为早期计算机中曾使用磁鼓作为存储器,磁鼓就是顺序读写设备,而RAM可随机读取其内部任意地址的数据,时间都是相同的,因此得名。实际上现在RAM已经专门用于指代作为计算机内存的易失性半导体存储器。   根据RAM的存储机制,又分为动态随机存储器DRAM(Dynamic RAM)以及静态随机存储器SRAM(Static RAM)两种。   DRAM   动态随机存储器DRAM的存储单以电容的电荷来表示数据,有电荷代表1,无电荷代表0,见图DRAM存储单。但时间一长,代表1的电容会放电,代表0的电容会吸收电荷,因此它需要定期刷新操作,这就是“动态(Dynamic)”一词所形容的特性。刷新操作会对电容进行检查,若电量大于满电量的1/2,则认为其代表1,并把电容充满,若电量小于1/2,则认为其代表0,并把电容放电,以此来保证数据的正确性。   
poYBAGNOY2eAAm52AABZ80yLl1M556.png   SDRAM   根据DRAM的通讯方式,又分为同步和异步两种,这两种方式根据通讯时是否需要使用时钟信号来区分,图同步通讯时序图是一种利用时钟进行同步的通讯时序,它在时钟上升沿表示有效数据。   
pYYBAGNOY32AI4tVAAFNX9KC6G4201.png   由于使用时钟同步的通讯速度更快,所以同步DRAM使用更为广泛,这种DRAM被称为SDRAM(Synchronous DRAM)   DDR SDRAM   为了进一步提高SDRAM的通讯速度,人们设计了DDR SDRAM存储器(Double Data Rate SDRAM)。它的存储特性与SDRAM没有区别,但SDRAM只在上升沿表示有效数据,在一个时钟周期内,只能表示1个有效数据,而DDR SDRAM在时钟的上升沿和下降沿各表示一个数据,也就是说在1个时钟周期内可以表示2位数据,在时钟频率相同的情况下,提高了一倍的速率。至于DDR2和DDR3,他们的通讯方式没有区别,主要是通讯同步时钟的频率提高了。   当前计算机常用的内存条是DDR3 SDRAM存储器,在一个内存条上包含多个DDR3 SDRAM芯片。   SRAM   静态随机存储器SRAM的存储单以锁存器来存储数据,见图SRAM存储单。这种电路结构不需要定期刷新充电;就能保持状态。(当然,如果断电了,数据还是会丢失);所以这种存储器被称为“静态(Static)”RAM。   
pYYBAGNOY5CAC4DmAACcBGwANh8391.png   同样地,SRAM根据其通讯方式也分为同步(SSRAM)和异步(SRAM),相对来说,异步SRAM使用的较为广泛。   DRAM和SRAM的应用场合   对比DRAM与SRAM的结构,可知DRAM的结构简单的多,所以生产相同容量的存储器,DRAM的成本要低,且集成度更高,而DRAM中的电容结构则决定了它们的存储速度不如SRAM,特性的对比见下表。   
poYBAGNOY6GAd_JPAAAXju1A374232.png   所以在实际应用场合,SRAM一般只用于CPU内部的高速缓存(Cache),而外部扩展的内存一般使用DRAM。在STM32系统的控制器中,只有STM32F429型号或者更高型号的芯片才支持扩展SDRAM,其他型号如STM32F1、STM32F2及STM32F2407只能扩展SRAM。   非易失性存储器   非易失性存储器种类非常多,半导体类的有ROM和FLASH,而其它的则包括光盘、软盘及机械硬盘。   ROM存储器   ROM是“Read Only Memory”的缩写,意为只读存储器。由于技术的发展,后来设计出来可以方便写入数据的ROM,而这个“Read Only Memory”的名称被保留下来,现在一般用于指代非易失性半导体存储器,包括后面介绍的FLASH存储器,有些人也把它归为ROM类里边。   MASK ROM   MASK(掩膜)ROM就是正宗的“Read Only Memory”,存储在它内部的数据是在出厂时使用特殊的工艺固化的,生产之后不可修改,其主要优势是大批量生产时成本低,当前在生产量大,数据不需要修改的场合,还有应用。   OTPROM   OTPROM(One Time Programmable ROM)是一次可编程存储器,这种存储器出厂时内部并没有资料,用户可以使用专门的编辑器将自己的资料写入,但只能写入一次,被写入过后,它的内容也不能修改。在NXP公司生产的控制器芯片中常使用OTPROM来存储密钥或设备独有的mac地址等内容。   EPROM   EPROM(Erasable Programmable ROM) 是可重复擦写的存储器,它解决了 PROM 芯片只能写入一 次的问题。这种存储器使用紫外线照射芯片内部擦除数据,擦除和写入都要专用的设备。现在这 种存储器基本淘汰,被 EEPROM 取代   EEPROM   EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 是电可擦除存储器。 EEPROM 可以重复擦写,它 的擦除和写入都是直接使用电路控制,不需要再使用外部设备来擦写。而且可以按字节为单位修 改数据,无需整个芯片擦除。现在主要使用的 ROM 芯片都是EEPROM。   FLASH存储器   FLASH存储器又被称为闪存,它也是可重复擦写的存储器,部分书籍也会把FALSH存储器称为FLASH ROM,但它的容量一般比EEPROM大的多,且在擦除时,一般以多个字节为单位,如有的FLASH存储器以4096个字节为扇区,最小的擦除单位为1个扇区,根据存储单电路的不同,FLASH存储器又分为NOR FLASH和NAND FLASH,见下表。   
pYYBAGNOY7aAe5YlAABAKaPRIDM193.png   NOR和NAND的共性是在数据写入之前都需要要擦除操作,而擦除操作一般是以“扇区/块”为单位的。而NOR和NAND特性的差别,主要是由于其内部“地址/数据线”是否分开导致的。   由于NOR的地址线和数据线是分开的,它可以按字节读写数据,符合CPU的指令译码要求。所以假如NOR上存储了代码指令,CPU给NOR一个地址,NOR就能向CPU返回一个数据让CPU执行,中间不需要额外的处理操作。   而由于NAND的数据和地址线共用,只能按“块”来读写数据,假如NAND上存储了代码指令,CPU给NAND地址后,它无法直接返回该地址的数据,所以不符合指令译码要求。表中最后一项是否支持XIP描述的就是这种立即执行的特性。   若代码存储在NAND上,可以把它先加载到RAM存储器上, 再由CPU执行。所以在功能上可以认为NOR是一种断电后数据不丢失的RAM,但它的擦除单位与RAM有区别,且读写速度比RAM要慢的多。   另外,FLASH的擦除次数都是有限的,现在普遍是10万次左右,当它的使用接近寿命时,可能会出现写操作失败。由于NAND通常是整块擦写,块内有一位失效整个块就会失效,这被称为坏块,而且由于擦写过程复杂,从整体上来所NOR坏块更少,寿命更长,由于存在坏块,所以FLASH存储器需要“探测/错误更正(EDC/ECC)”算法来保证数据的正确性。   由于两种FLASH存储器特性的差异,NOR FLASH一般应用在代码存储的场合,如嵌入式微控制器内部的程序存储空间,而NAND FLASH一般用于在大数据量存储的场合,包括SD卡、U盘以及固态硬盘等都是NAND FLASH类型的。

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