从计算机的角度来看,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。
一、易失性存储器易失性存储器的代表是RAM(Random Access Memory),即随机存储器。 RAM相当于计算机中的内存,是程序运行的临时场所。好比办公室,上班时间有人(临时数据),下班后就没人了(掉电丢失)。 按照存储结构,RAM又分为两种,一种为DRAM(Dynamic RAM)即动态随机存储器,另一种为SRAM(Static RAM)即静态随机存储器。 1、DRAM 电容C存储电荷后,即使地址线被拉低使得Q关断,但电容C依旧会对周围空间释放电荷造成数据丢失,所以需要定期对DRAM构造的存储单元进行刷新操作。 ▲DRAM存储单元结构示意图 DRAM保留数据的时间很短,速度比SRAM慢,不过它比任何的ROM都要快,从价格上来说DRAM相比SRAM要便宜很多,计算机内存就是DRAM。 DRAM又可以分为SDRAM、DDR SDRAM、DDR2 SDRAM、DDR3 SDRAM、DDR4 SRAM,以及DDR5 SRAM。 SDRAM(SynchronousDRAM)同步动态随机存储器,即数据的读写需要时钟来同步。仅在时钟的上升沿将数据采样并进行存储处理,即一个CLK周期,只采样一次数据。 DDR SRAM相比SDRAM,速度上更快,在时钟的上升沿和下降沿都对数据进行了采样存储处理,即一个CLK周期,采样两次数据,故命名为Double Data Rate SDRAM(DDR SDRAM)。而DDR2、DDR3、DDR4和DDR5,则在时钟频率上进行了提升。 2、SRAM 该存储单元由T1、T2、T3、T4构成锁存结构来实现数据的保存,无需定期刷新操作。 ▲SRAM存储单元结构示意图 它的速率很快,是目前读写最快的存储设备了,但成本比较高,所以只在要求很苛刻的地方使用,譬如CPU的一级缓冲,二级缓冲。 3、DRAM和SRAM主要区别
二、非易失性存储器非易失性存储器种类比较多,分别是ROM、FLASH,以及外部大容量存储器。 1、ROM只读存储器 ROM(Read-Only Memory)相当于计算机中的硬盘,我们的操作系统就是装在计算机硬盘之中,每次开机后都是启动硬盘中的程序。 ROM好比是住房,是我们真正的的容身之所(程序本身或者常量、固定数据等,掉电非易失)。 ROM分类: MASKROM:真正意义上的只读存储器,一次性由厂家用特殊工艺固化,用户无法修改。 EEPROM:可实现重复擦写,直接用电路控制,不需要专门的设备来进行擦写。且操作单位为字节,并不需要操作整个芯片。目前已是主流。 2、FLASH FLASH存储器又称闪存,它结合了ROM和RAM的长处,不仅具备电子可擦除可编程(EEPROM)的性能,还不会断电丢失数据,同时可以快速读取数据其存储特性,相当于硬盘。U盘和MP3里用的就是这种存储器。 近些年来,在嵌入式系统中,FLASH用作存储Bootloader,操作系统,程序代码或者直接当硬盘使用。 FLASH分类: NOR FLASH得益于地址线和数据线分开,可以以“字节”读写数据,所以允许程序直接在上面运行。NOR一般只用来存储少量的代码,因为其读取速度快,多用来存储操作系统等重要信息。 NOR的特点是无需专门的接口电路、传输效率高,它是属于芯片内执行,不必再把代码读到系统RAM中。 NAND FLASH相当于PC系统中的硬盘,容量大,用于存储安装软件之类的。 NAND Flash是通过物理方法保存数据的,既然是用物理方法就必须得有损耗,所以它的寿命是有限的,写入超过一定次数后就会报废。 NAND FLASH对比NOR FLASH在成本上有很大的优势,但是存在坏块问题(NAND通常是以块为单位进行擦除,块内有一位失效整个块就会失效)。 NAND FLASH要在上面读写数据,外部要加主控和电路设计。 生产厂家主要有东芝、美光、intel、HYNIX、三星等。 3、eMMC eMMC(Embedded Multi Media Card,嵌入式多媒体卡)为MMC协会所订立的, 它的内部是把NAND flash+主控IC封装在一起。 eMMC在物联网广泛应用,一般在移动设备,比如手机,平板电脑,一体工控机等等,总之一些硬件空间紧凑的地方。 eMMC优点是除了可以得到大容量的空间(这一点,只用NAND FLASH多堆叠也可以做到)外,还可以管理NAND(坏块处理、ECC、FFS)等。 ▲eMMC(BGA封装) eMMC现在主要是eMMC5.1、eMMC5.2。至此后,久未更新。 据说,eMMC可能被UFS逐步取代,UFS闪存传输速率远超eMMC闪存,实际未知。 END |
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