无论进阶嵌入式还是单片机都得搞懂那些经常用的存储器用途和原理 关于存储器,有这么多玩意儿,你可能经常看到,但你知道这些鬼东西都是干什么的吗?
接下来我们就来说一下这些,这些玩意儿可以分为两类,RAM和ROM,先说ROM,我们一般把手机或电脑的硬盘当作ROM,而ROM的全称是Read Only Memory,意思是只读存储器,就是只能读不能写的存储器,但是现在的ROM不仅可以读,还可以写数据。 比如给手机下载APP,就是给手机上的ROM写数据,这又是怎么一回事呢?这得从ROM的历史说起,最早的ROM只是用来存储程序的地方,比如BISO,它是Basic Input Output System的首字母缩写,意思是基本输入输出系统,它也是电脑启动时运行的第一个软件。 在1975年BISO还非常简单,不需要经常更新,所以当时的ROM确实是只能读不能写,后来有了PROM,全称是Programmable ROM即可编程只读存储器,对PROM写入程序后数据便无法更改,它利用的是熔丝技术,它存储的每一位数据都是由熔丝状态决定的,比如当熔丝熔断之后它代表0,没有熔断代表1。
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还有一种OTPROM,它和EPROM的写入原理相同,但是为了节省成本,不设置开窗,所以这种ROM只能编程一次,到了1978年,人们发明了EEPROM,它是电可擦除可编程只读存储器,它的擦除方式是使用高压电场,所以在EEPROM芯片内部都设置有电荷泵电路来产生高压。 对于一些比较简单的电子产品,它的微控制器里面就内置了EEPROM,比如遥控,电水壶这些,我们保存的用户设置信息就存储在微控制器的EEPROM里面,然后我们再来看这些存储器,它既然是可擦除可写,但是它又叫只读存储器,是不是显得很矛盾呢?是的,严格意义上说这种叫法是有问题的,但是这些存储器都是在最原始的ROM上发展而来的。
那时候的ROM确实是只能读的,所以后面再生产的存储器即使能写数据也叫只读存储器,这算是历史遗留下来的问题吧,1980年Flash Memory发明出来了,也就是我们现在所说的闪存,当年日本东芝公司的富士雄博士1980年申请了一个叫做simultaneouslyerasableEEPROM的专利,它就是现在的NORFlash。 Flash是闪光的意思,之所以叫Flash,是因为它的一个同事想到了照相机的闪光灯发光的一瞬间非常快,所以便叫flash,在1986年,富士雄又发明了NandFlash,说到Nand Flash,你可能不知道是什么,但你肯定知道SSD,也就是固态硬盘,它就属于NandFlash,除此之外还有U盘、存储卡,这些也属于Nand Flash。
这是它的结构示意图,当我们给G极高电平时,电子进入浮栅层,当我们断电以后G极电压为0,但是由于隧穿层的存在,电子回不去了,所以我们的数据可以长久的保存,如果我们想要释放电子,可以给G极负电压,Flash就是这样存储一位数据的,Nor Flash将晶体管并联在了一起,它的每一位都可以被寻址。 而NandFlash则是将晶体管串联在了一起,这样需要的连线就会更少,而且电路也会更简单,所以它可以更大容量的集成,无论是Nor Flash还是NandFlash其实都是属于EEPROM的,因为它们本质上是通过电来擦除和写入的,上次我们说的这些都属于ROM,即使是断电之后,它们还可以长久的保持数据。
再来说一下RAM是随机存取存储器,在断电之后它所存储的数据就会消失,但是在速度上要远远大于容,即使是固态硬盘也不能跟RAM比肩,RAM又分为DRAM和SRAM,DRAM是动态RAM,就是我们电脑上的内存条,它是靠电容存储信息的,所以需要动态刷新,以此来给电容不停的充电,所以在速度上DRAM就不如SRAM。 SRAM是静态RAM,CPU的L1,L2缓存说的就是SRAM,它的信息存储靠的就是门电路,这些不需要电容,所以速度上更快,但是由于它存储一位信息需要的晶体管比较多,所以不能大容量集成,而DROM一个晶体管就能存储一位信息,所以可以大容量集成。
说到存储器的速度,其实最快的是CPU中的寄存器,寄存器其实也属于存储器,它的速度几乎和CPU是一样的,如果把这些存储器按速度来划分,越往上速度越快,而按容量来划分,越往下容量越大,如果你喜欢我的作品,别忘了帮我点个赞, 对单片机感兴趣的朋友可以找我,我录制了一些关于单片机的入门教程,有需要的童鞋找我拿就行,免费的,打开我的头像就能领,私信我“林老师”就可以拿~
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