RAM有兩大類(lèi)，一種稱(chēng)為靜態(tài)RAM(Static RAM/SRAM)，SRAM速度非?？?，是目前讀寫(xiě)最快的存儲設備了，但是它也非常昂貴，所以只在要求很苛刻的地方使用，譬如CPU的一級緩沖，二級緩沖。另一種稱(chēng)為動(dòng)態(tài)RAM(Dynamic RAM/DRAM)，DRAM保留數據的時(shí)間很短，速度也比SRAM慢，不過(guò)它還是比任何的ROM都要快，但從價(jià)格上來(lái)說(shuō)DRAM相比SRAM要便宜很多，計算機內存就是DRAM的。

 

DRAM分為很多種，常見(jiàn)的主要有FPRAM/FastPage、EDORAM、SDRAM、DDR RAM、RDRAM、SGRAM以及WRAM等，這里介紹其中的一種DDR RAM。

 

DDR RAM(Date-Rate RAM)也稱(chēng)作DDR SDRAM，這種改進(jìn)型的RAM和SDRAM是基本一樣的，不同之處在于它可以在一個(gè)時(shí)鐘讀寫(xiě)兩次數據，這樣就使得數據傳輸速度加倍了。這是目前電腦中用得最多的內存，而且它有著(zhù)成本優(yōu)勢，事實(shí)上擊敗了Intel的另外一種內存標準-Rambus DRAM。在很多高端的顯卡上，也配備了高速DDR RAM來(lái)提高帶寬，這可以大幅度提高3D加速卡的像素渲染能力。

 

 

內存是用來(lái)存放當前正在使用的(即執行中)的數據和程序，我們平常所提到的計算機的內存指的是動(dòng)態(tài)內存(即DRAM)，動(dòng)態(tài)內存中所謂的"動(dòng)態(tài)"，指的是當我們將數據寫(xiě)入DRAM后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，數據會(huì )丟失，因此需要一個(gè)額外設電路進(jìn)行內存刷新操作。

 

具體的工作過(guò)程是這樣的：一個(gè)DRAM的存儲單元存儲的是0還是1取決于電容是否有電荷，有電荷代表1，無(wú)電荷代表0。但時(shí)間一長(cháng)，代表1的電容會(huì )放電，代表0的電容會(huì )吸收電荷，這就是數據丟失的原因;刷新操作定期對電容進(jìn)行檢查，若電量大于滿(mǎn)電量的1/2，則認為其代表1，并把電容充滿(mǎn)電;若電量小于1/2，則認為其代表0，并把電容放電，藉此來(lái)保持數據的連續性。

 

ROM也有很多種，PROM是可編程的ROM，PROM和EPROM(可擦除可編程ROM)兩者區別是，PROM是一次性的，也就是軟件灌入后，就無(wú)法修改了，這種是早期的產(chǎn)品，現在已經(jīng)不可能使用了，而EPROM是通過(guò)紫外光的照射擦出原先的程序，是一種通用的存儲器。另外一種EEPROM是通過(guò)電子擦出，價(jià)格很高，寫(xiě)入時(shí)間很長(cháng)，寫(xiě)入很慢。

 

舉個(gè)例子，手機軟件一般放在EEPROM中，我們打電話(huà)，有些最后撥打的號碼，暫時(shí)是存在SRAM中的，不是馬上寫(xiě)入通過(guò)記錄(通話(huà)記錄保存在EEPROM中)，因為當時(shí)有很重要工作(通話(huà))要做，如果寫(xiě)入，漫長(cháng)的等待是讓用戶(hù)忍無(wú)可忍的。

 

FLASH存儲器又稱(chēng)閃存，它結合了ROM和RAM的長(cháng)處，不僅具備電子可擦除可編程(EEPROM)的性能，還不會(huì )斷電丟失數據同時(shí)可以快速讀取數據(NVRAM的優(yōu)勢)，U盤(pán)和MP3里用的就是這種存儲器。在過(guò)去的20年里，嵌入式系統一直使用ROM(EPROM)作為它們的存儲設備，然而近年來(lái)Flash全面代替了ROM(EPROM)在嵌入式系統中的地位，用作存儲Bootloader以及操作系統或者程序代碼或者直接當硬盤(pán)使用(U盤(pán))。

 

目前Flash主要有兩種NOR Flash和NADN Flash。

 

NOR Flash的讀取和我們常見(jiàn)的SDRAM的讀取是一樣，用戶(hù)可以直接運行裝載在NOR FLASH里面的代碼，這樣可以減少SRAM的容量從而節約了成本。

 

NAND Flash沒(méi)有采取內存的隨機讀取技術(shù)，它的讀取是以一次讀取一塊的形式來(lái)進(jìn)行的，通常是一次讀取512個(gè)字節，采用這種技術(shù)的Flash比較廉價(jià)。用戶(hù)不能直接運行NAND Flash上的代碼，因此好多使用NAND Flash的開(kāi)發(fā)板除了使用NAND Flah以外，還作上了一塊小的NOR Flash來(lái)運行啟動(dòng)代碼。

 

一般小容量的用NOR Flash，因為其讀取速度快，多用來(lái)存儲操作系統等重要信息，而大容量的用NAND FLASH，最常見(jiàn)的NAND FLASH應用是嵌入式系統采用的DOC(Disk On Chip)和我們通常用的"閃盤(pán)"，可以在線(xiàn)擦除。目前市面上的FLASH 主要來(lái)自Intel，AMD，Fujitsu和Toshiba，而生產(chǎn)NAND Flash的主要廠(chǎng)家有Samsung和Toshiba。

 

NAND Flash和NOR Flash的比較

 

NOR和NAND是現在市場(chǎng)上兩種主要的非易失閃存技術(shù)。Intel于1988年首先開(kāi)發(fā)出NOR flash技術(shù)，徹底改變了原先由EPROM和EEPROM一統天下的局面。緊接著(zhù)，1989年，東芝公司發(fā)表了NAND flash結構，強調降低每比特的成本，更高的性能，并且象磁盤(pán)一樣可以通過(guò)接口輕松升級。但是經(jīng)過(guò)了十多年之后，仍然有相當多的硬件工程師分不清NOR和NAND閃存。

 

相"flash存儲器"經(jīng)?？梢耘c相"NOR存儲器"互換使用。許多業(yè)內人士也搞不清楚NAND閃存技術(shù)相對于NOR技術(shù)的優(yōu)越之處，因為大多數情況下閃存只是用來(lái)存儲少量的代碼，這時(shí)NOR閃存更適合一些。而NAND則是高數據存儲密度的理想解決方案。

 

NOR是現在市場(chǎng)上主要的非易失閃存技術(shù)。NOR一般只用來(lái)存儲少量的代碼;NOR主要應用在代碼存儲介質(zhì)中。NOR的特點(diǎn)是應用簡(jiǎn)單、無(wú)需專(zhuān)門(mén)的接口電路、傳輸效率高，它是屬于芯片內執行(XIP, eXecute In Place)，這樣應用程序可以直接在(NOR型)flash閃存內運行，不必再把代碼讀到系統RAM中。在1～4MB的小容量時(shí)具有很高的成本效益，但是很低的寫(xiě)入和擦除速度大大影響了它的性能。NOR flash帶有SRAM接口，有足夠的地址引腳來(lái)尋址，可以很容易地存取其內部的每一個(gè)字節。NOR flash占據了容量為1～16MB閃存市場(chǎng)的大部分。

 

NAND結構能提供極高的單元密度，可以達到高存儲密度，并且寫(xiě)入和擦除的速度也很快。應用NAND的困難在于flash的管理和需要特殊的系統接口。

 

 

flash閃存是非易失存儲器，可以對稱(chēng)為塊的存儲器單元塊進(jìn)行擦寫(xiě)和再編程。任何flash器件的寫(xiě)入操作只能在空或已擦除的單元內進(jìn)行，所以大多數情況下，在進(jìn)行寫(xiě)入操作之前必須先執行擦除。NAND器件執行擦除操作是十分簡(jiǎn)單的，而NOR則要求在進(jìn)行擦除前先要將目標塊內所有的位都寫(xiě)為1。

 

由于擦除NOR器件時(shí)是以64～128KB的塊進(jìn)行的，執行一個(gè)寫(xiě)入/擦除操作的時(shí)間為5s，與此相反，擦除NAND器件是以8～32KB的塊進(jìn)行的，執行相同的操作最多只需要4ms。

 

執行擦除時(shí)塊尺寸的不同進(jìn)一步拉大了NOR和NADN之間的性能差距，統計表明，對于給定的一套寫(xiě)入操作(尤其是更新小文件時(shí))，更多的擦除操作必須在基于NOR的單元中進(jìn)行。這樣，當選擇存儲解決方案時(shí)，設計師必須權衡以下的各項因素：

 

 

(注：NOR FLASH SECTOR擦除時(shí)間視品牌、大小不同而不同，比如，4M FLASH，有的SECTOR擦除時(shí)間為60ms，而有的需要最大6s。)

 

 

NOR flash帶有SRAM接口，有足夠的地址引腳來(lái)尋址，可以很容易地存取其內部的每一個(gè)字節。

 

NAND器件使用復雜的I/O口來(lái)串行地存取數據，各個(gè)產(chǎn)品或廠(chǎng)商的方法可能各不相同。8個(gè)引腳用來(lái)傳送控制、地址和數據信息。

 

NAND讀和寫(xiě)操作采用512字節的塊，這一點(diǎn)有點(diǎn)像硬盤(pán)管理此類(lèi)操作，很自然地，基于NAND的存儲器就可以取代硬盤(pán)或其他塊設備。

 

 

NAND flash的單元尺寸幾乎是NOR器件的一半，由于生產(chǎn)過(guò)程更為簡(jiǎn)單，NAND結構可以在給定的模具尺寸內提供更高的容量，也就相應地降低了價(jià)格。

 

NOR flash占據了容量為1～16MB閃存市場(chǎng)的大部分，而NAND flash只是用在8～128MB的產(chǎn)品當中，這也說(shuō)明NOR主要應用在代碼存儲介質(zhì)中，NAND適合于數據存儲，NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC存儲卡市場(chǎng)上所占份額最大。

 

 

采用flahs介質(zhì)時(shí)一個(gè)需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題是可靠性。對于需要擴展MTBF的系統來(lái)說(shuō)，Flash是非常合適的存儲方案?？梢詮膲勖?耐用性)、位交換和壞塊處理三個(gè)方面來(lái)比較NOR和NAND的可靠性。

 

A) 壽命(耐用性)

 

在NAND閃存中每個(gè)塊的最大擦寫(xiě)次數是一百萬(wàn)次，而NOR的擦寫(xiě)次數是十萬(wàn)次。NAND存儲器除了具有10比1的塊擦除周期優(yōu)勢，典型的NAND塊尺寸要比NOR器件小8倍，每個(gè)NAND存儲器塊在給定的時(shí)間內的刪除次數要少一些。

 

B) 位交換

 

所有flash器件都受位交換現象的困擾。在某些情況下(很少見(jiàn)，NAND發(fā)生的次數要比NOR多)，一個(gè)比特(bit)位會(huì )發(fā)生反轉或被報告反轉了。

 

一位的變化可能不很明顯，但是如果發(fā)生在一個(gè)關(guān)鍵文件上，這個(gè)小小的故障可能導致系統停機。如果只是報告有問(wèn)題，多讀幾次就可能解決了。

 

當然，如果這個(gè)位真的改變了，就必須采用錯誤探測/錯誤更正(EDC/ECC)算法。位反轉的問(wèn)題更多見(jiàn)于NAND閃存，NAND的供應商建議使用NAND閃存的時(shí)候，同時(shí)使用EDC/ECC算法。

 

這個(gè)問(wèn)題對于用NAND存儲多媒體信息時(shí)倒不是致命的。當然，如果用本地存儲設備來(lái)存儲操作系統、配置文件或其他敏感信息時(shí)，必須使用EDC/ECC系統以確?？煽啃?。

 

C) 壞塊處理

 

NAND器件中的壞塊是隨機分布的。以前也曾有過(guò)消除壞塊的努力，但發(fā)現成品率太低，代價(jià)太高，根本不劃算。

 

NAND器件需要對介質(zhì)進(jìn)行初始化掃描以發(fā)現壞塊，并將壞塊標記為不可用。在已制成的器件中，如果通過(guò)可靠的方法不能進(jìn)行這項處理，將導致高故障率。

 

 

可以非常直接地使用基于NOR的閃存，可以像其他存儲器那樣連接，并可以在上面直接運行代碼。

 

由于需要I/O接口，NAND要復雜得多。各種NAND器件的存取方法因廠(chǎng)家而異。

 

在使用NAND器件時(shí)，必須先寫(xiě)入驅動(dòng)程序，才能繼續執行其他操作。向NAND器件寫(xiě)入信息需要相當的技巧，因為設計師絕不能向壞塊寫(xiě)入，這就意味著(zhù)在NAND器件上自始至終都必須進(jìn)行虛擬映射。

 

 

當討論軟件支持的時(shí)候，應該區別基本的讀/寫(xiě)/擦操作和高一級的用于磁盤(pán)仿真和閃存管理算法的軟件,包括性能優(yōu)化。

 

在NOR器件上運行代碼不需要任何的軟件支持，在NAND器件上進(jìn)行同樣操作時(shí)，通常需要驅動(dòng)程序，也就是內存技術(shù)驅動(dòng)程序(MTD)，NAND和NOR器件在進(jìn)行寫(xiě)入和擦除操作時(shí)都需要MTD。

 

使用NOR器件時(shí)所需要的MTD要相對少一些，許多廠(chǎng)商都提供用于NOR器件的更高級軟件，這其中包括M-System的TrueFFS驅動(dòng)，該驅動(dòng)被Wind River System、Microsoft、QNX Software System、Symbian和Intel等廠(chǎng)商所采用。

 

驅動(dòng)還用于對DiskOnChip產(chǎn)品進(jìn)行仿真和NAND閃存的管理，包括糾錯、壞塊處理和損耗平衡。

 

NOR FLASH的主要供應商是INTEL ,MICRO等廠(chǎng)商，曾經(jīng)是FLASH的主流產(chǎn)品，但現在被NAND FLASH擠的比較難受。它的優(yōu)點(diǎn)是可以直接從FLASH中運行程序，但是工藝復雜，價(jià)格比較貴。

 

NAND FLASH的主要供應商是SAMSUNG和東芝，在U盤(pán)、各種存儲卡、MP3播放器里面的都是這種FLASH，由于工藝上的不同，它比NOR FLASH擁有更大存儲容量，而且便宜。但也有缺點(diǎn)，就是無(wú)法尋址直接運行程序，只能存儲數據。另外NAND FLASH 非常容易出現壞區，所以需要有校驗的算法。

 

在掌上電腦里要使用NAND FLASH 存儲數據和程序，但是必須有NOR FLASH來(lái)啟動(dòng)。除了SAMSUNG處理器，其他用在掌上電腦的主流處理器還不支持直接由NAND FLASH 啟動(dòng)程序。因此，必須先用一片小的NOR FLASH 啟動(dòng)機器，在把OS等軟件從NAND FLASH 載入SDRAM中運行才行，挺麻煩的。

 

DRAM 利用MOS管的柵電容上的電荷來(lái)存儲信息，一旦掉電信息會(huì )全部的丟失，由于柵極會(huì )漏電，所以每隔一定的時(shí)間就需要一個(gè)刷新機構給這些柵電容補充電荷，并且每讀出一次數據之后也需要補充電荷，這個(gè)就叫動(dòng)態(tài)刷新，所以稱(chēng)其為動(dòng)態(tài)隨機存儲器。由于它只使用一個(gè)MOS管來(lái)存信息，所以集成度可以很高，容量能夠做的很大。SDRAM比它多了一個(gè)與CPU時(shí)鐘同步。

 

SRAM 利用寄存器來(lái)存儲信息，所以一旦掉電，資料就會(huì )全部丟失，只要供電，它的資料就會(huì )一直存在，不需要動(dòng)態(tài)刷新，所以叫靜態(tài)隨機存儲器。

 

以上主要用于系統內存儲器，容量大，不需要斷電后仍保存數據的。

 

Flash ROM 是利用浮置柵上的電容存儲電荷來(lái)保存信息，因為浮置柵不會(huì )漏電，所以斷電后信息仍然可以保存。也由于其機構簡(jiǎn)單所以集成度可以做的很高，容量可以很大。Flash rom寫(xiě)入前需要用電進(jìn)行擦除，而且擦除不同與EEPROM可以以byte(字節)為單位進(jìn)行，flash rom只能以sector(扇區)為單位進(jìn)行。不過(guò)其寫(xiě)入時(shí)可以byte為單位。flash rom主要用于bios，U盤(pán)，Mp3等需要大容量且斷電不丟數據的設備。

 

PSRAM，假靜態(tài)隨機存儲器。

 

背景：

 

PSRAM具有一個(gè)單晶體管的DRAM儲存格，與傳統具有六個(gè)晶體管的SRAM儲存格或是四個(gè)晶體管與two-load resistor SRAM 儲存格大不相同，但它具有類(lèi)似SRAM的穩定接口，內部的DRAM架構給予PSRAM一些比low-power 6T SRAM優(yōu)異的長(cháng)處，例如體積更為輕巧，售價(jià)更具競爭力。目前在整體SRAM市場(chǎng)中，有90%的制造商都在生產(chǎn)PSRAM組件。在過(guò)去兩年，市場(chǎng)上重要的SRAM/PSRAM供貨商有Samsung、Cypress、Renesas、Micron與Toshiba等。