ram、sram、sdram、rom、eprom、eeprom、flash等常见存储器概念辨析

1、RAM SRAM SDRAM ROM EPROMEEPROMFlash 等常见存储器概念辨析常见存储器概念辨析： RAM SRAM SDRAM ROM EPROM EEPROM Flash存储器可以分 为很多种类，其中根据掉电数据是否丢失可以分为RAM（随机存取存储器） 和ROMT只读存储器），其中RAM勺访问速度比较快，但掉电后数据会丢失，而 ROW电后数据不会丢失。ROMF口 RAM旨的都是半导体存储器，ROM Read Only Memory 的缩写，RAM RandomAccess Memory的缩写。ROMfc系统停止供电的时候仍然可以保持数据，而RAM常都是在掉电之后就丢失数据，典

2、型的RAM!是计算机的内存。RAM又可分为 SRAM（ Static RAM/静态存储器）和 DRAM Dynamic RAM/动态存储器）。SRAM是利用双稳态触发器来保存信息的，只要不掉电，信息是不会丢失的。DRAM!利用MOS（金属氧化物半导体）电容存储电荷来储存信息，因此必须通过不停的给电容充电来维持信息，所以DRAM的成本、集成度、功耗等明显优于SRAM SRAM度非常快，是目前读写最快的存储设备了， 但是它也非常昂贵， 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。DRA留数据 的时间很短，速度也比SRAMt,不过它还是比任何的 ROM 都要快，但从价格上来说 DR

3、AMf比SRA朦便宜很多，计算机内存就是DRAM勺。而通常人们所说的 SDRAMS DRAM的一种，它是同步动态存储器，利用一个单一的系统 时钟同步所有的地址数据和控制信号。使用SDRAW但能提高系统表现，还能简化设计、提供高速的数据传输。在嵌入式系统中经常使用。ROM1有很多种，PROM1可编程的ROM PRO防口 EPROM可擦除可编程 ROM两者区别 是，PROM1一次性的，也就是软件灌入后，就无法修改了，这种是早期的产品，现在已经不可能使用了，而EPRO睡通过紫外光的照射擦出原先的程序，是一种通用的存储器。另外一种EEPROMb通过电子擦 出，价格很高，写入时间很长，写入很慢。Flas

4、h也是一种非易失性存储器（掉电不会丢失），它擦写方便，访问速度快，已大大取代了传统的EPROM（勺地位。由于它具有和 ROM-样掉电不会丢失的特性，因此很多人称其为Flash ROM。FLASHY储器又称闪存，它结合了ROMF口 RAM勺长处，不仅具备电子可擦出可编程（EEPROM的性能，还不会断电丢失数据同时可以快速读取数据（NVRAM（勺优势），U盘和MP3里用的就是这种存储器。在过去的 20年里，嵌入式系统一直使用 ROM（ EPROM 作为它们的存储设备， 然而近 年来Flash全面代替了 ROM EPROM在嵌入式系统中的地位， 用作存储bootloader以及操作系统或者程序代码或

5、者直接当硬盘使用（ U盘）。目前Flash主要有两种 NORFlash和NADNFlash。NORFlash的读取和我们常见的 SDRAM 的读取是一样，用户可以直接运行装载在NOR FLASK面的代码，这样可以减少SRAM勺容量从而节约了成本。NAND Flash没有采取内存的随机读取技术，它的读取是以一次读取一快的形式来进行的，通常是一次读取 512个字节，采用这种技术的Flash比较廉价。用户 不 能直接运行NAND Flash上的代码，因此好多使用 NAND Flash的开发板除了使用 NAND Flah 以外，还作上了一块小的 NOR Flash来运行启动代码。一般小容量的用 NOR

6、 Flash,因为其读取速度快，多用来存储操作系统等重要信息，而 大容量的用 NANDFLASH最常见的NANCFLASW用是嵌入式系统采用的DOC Disk OnChip ）和我们通常用的“闪盘”，可以在线擦除。目前市面上的FLASH主要来自Intel ,AMD Fujitsu和 Toshiba ,而生产 NAND FlashROM旨的是“只读存储器，即 Read-Only Memory。这是一种线路最简单 半导体电路，通过掩模工艺，一次性制造，其中的代码与数据将永久保存 （除非坏掉），不能进行修改。这玩意一般在大批量生产时才会被用的，优点是成本 低、非常低，但是其风险比较大，在产品设计时，

7、如果调试不彻底，很容易造 成几千片的费片，行内话叫“掩砸了”！PROMf的是“可编程只读存储器”既 Programmable Red-Only Memory 这样的产品只允许写入一次，所以也被称为“一次可编程只读存储器”（OneTime Progarmming ROM, OTP-ROM） PROMfc出厂时，存储的内容全为 1,用户 可以根据需要将其中的某些单元写入数据 0（部分的PROME出厂时数据全为0, 则用户可以将其中的部分单元写入 1）,以实现对其“编程”的目的。PROM 典型产品是“双极性熔丝结构”，如果我们想改写某些单元，则可以给这些单 元通以足够大的电流，并维持一定的时间，原先

8、的熔丝即可熔断，这样就达到 了改写某些位的效果。另外一类经典的 PROW使用“肖特基二极管”的 PROM 出厂时，其中的二极管处于反向截止状态，还是用大电流的方法将反相电压加 在“肖特基二极管”，造成其永久性击穿即可。EPROMf的是“可擦写可编程只读存储器，即 ErasableProgrammable Read-Only Memory。 它的特点是具有可擦除功能，擦除后即可 进行再编程，但是缺点是擦除需要使用紫外线照射一定的时间。这一类芯片特 别容易识别，具封装中包含有“石英玻璃窗”，一个编程后的EPROM片的“石 英玻璃窗” 一般使用黑色不干胶纸盖住，以防止遭到阳光直射。EEPROM的是“

9、电可擦除可编程只读存储器，即 ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory 。它的最大优点是可直接用电信号 擦除，也可用电信号写入。EEPROM能取代RAM勺原应是其工艺复杂，耗费的门电路过多，且重编程时间比较长，同时其有效重编程次数也比较低。Flash memory指的是“闪存”，所谓“闪存”，它也是一种非易失性 的内存，属于EEPRO附改进产品。它的最大特点是必须按块(Block)擦除(每个 区块的大小不定，不同厂家的产品有不同的规格)，而EEPROM可以一次只擦 除一个字节(Byte)。目前“闪存”被广泛用在 PC机的主板上，用来保

10、存BIOS 程序，便于进行程序的升级。其另外一大应用领域是用来作为硬盘的替代品， 具有抗震、速度快、无噪声、耗电低的优点，但是将其用来取代RAMa显得不合适，因为RAM!要能够按字节改写，而 Flash ROM做不到。一、闪存简介Flash-ROM(闪存)已经成为了目前最成功、流行的一种固态内存，与EEPROM 相比具有读写速度快，而与 SRAM相比具有非易失、以及价廉等优势。而基于 NOR和NAND结构的闪存是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。Intel 于1988年首先开发出NOR flash 技术，彻底改变了原先由 EPROMffi EEPROMK 统天下的局面。紧接着，1989年东芝

11、公司发表了 NAND flash技术(后将该技 术无偿转让给韩国Samsung公司)，强调降低每比特的成本，更高的性能，并且象磁盘一样可以通过接口轻松升级。但是经过了十多年之后，仍然有相当多的工程师分不清NOR和NAND闪存，也搞不清楚NAND闪存技术相对于NOR技术的优越之处，因为大多数情况 下闪存只是用来存储少量的代码，这时 NOR闪存更适合一些。而NAND则是高 资料存储密度的理想解决方案。NOR的特点是芯片内执行(XIP, execute In Place ),这样应用程序可以 直接在闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。NOR的传输效率很高，在14MB的小容量时具有很高的成本效益

12、，但是很低的写入和擦除速度大大影响 了它的性能。NANM构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除 的速度也很快，这也是为何所有的 U盘都使用NAND闪存做为存储介质的原 因。应用NAND的困难在于闪存和需要特殊的系统接口。二、性能比较闪存是非易失内存，可以对称为块的内存单元块进行擦写和再编程。任何 闪存器件的写入操作只能在空或已擦除的单元内进行，所以大多数情况下，在 进行写入操作之前必须先执行擦除。NAND器件执行擦除操作是十分简单的, 而 NOR则要求在进行擦除前先要将目标块内所有的位都写为0。由于擦除 NOR器件时是以 64128KB的块进行的，执行一个写入/擦 除操作的

13、时间为5s,与此相反，擦除 NAND器件是以 832KB的块进行的， 执行相同的操作最多只需要 4m&执行擦除时块尺寸的不同进一步拉大了NOR和 NAND之间的性能差距，统计表明，对于给定的一套写入操作(尤其是更新小文件时)，更多的擦 除操作必须在基于 NOR的单元中进行。这样，当选择存储解决方案时，设计 师必须权衡以下的各项因素。NOR的读速度比NANDW快一些。NAND的写入速度比NO取很多。NAND的4ms擦除速度远比NOR勺5s快。大多数写入操作需要先进行擦 除操作。AND的擦除单元更小，相应的擦除电路更少。三、接口差别NOR闪存带有SRAMS口，有足够的地址引脚来寻址，可以很容易地存

14、取其 内部的每一个字节。NANM存使用复杂的I/O 来串行地存取资料，各个产品或厂商的方法可 能各不相同。8个引脚用来传送控制、地址和资料信息。NAN改和写操作采用512字节的块，这一点有点像硬盘管理此类操作，很 自然地，基于NANDJ闪存就可以取代硬盘或其它块设备。四、容量和成本NANDM存的单元尺寸几乎是NOR闪存的一半，由于生产过程更为简单，NAND结构可以在给定的模具尺寸内提供更高的容量，也就相应地降低了价格。NOR闪存容量为 11116MB闪存市场的大部分，而NAND闪存只是用在 8MB以上的产品当中，这也说明NOR主要应用在代码存储介质中，NAND 适合于资料存储，NAND 在 C

15、ompactFlash、Secure Digital 、PCCards 和 MMC存储卡市场上所占份额最大。五、可靠性和耐用性采用闪存介质时一个需要重点考虑的问题是可靠性。对于需要扩展MTBF的系统来说，闪存是非常合适的存储方案。可以从寿命（耐用性）、位交换和 坏块处理三个方面来比较NOR和 NAND的可靠性。寿命（耐用性）在 NAND闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次，而NOR的擦写次数是十万次。NAND内存除了具有 10: 1的块擦除周期优势，典型的 NAND 块尺寸要比 NOR器件小 8倍，每个 NAND内存块在给定的时间内的删 除次数要少一些。位交换所有闪存器件都受位交换现象的困扰。

16、在某些情况下（很少见，NAND发生的次数要比NOR多），一个比特位会发生反转或被报告反转了。一位的变化可能不很明显，但是如果发生在一个关键文件上，这个小小的 故障可能导致系统停机。如果只是报告有问题，多读几次就可能解决了。当然,如果这个位真的改变了，就必须采用错误探测 /错误纠正（EDC/ECC 算法。位反转的问题更多见于 NAND闪存，NAND的供货商建议使用 NAND 闪存的时候，同时使用 EDC/ECC算法。这个问题对于用 NAND存储多媒体信息时倒不是致命的。当然，如果用 本地存储设备来存储操作系统、配置文件或其它敏感信息时，必须使用 EDC/ECC系统以确保可靠性。坏块处理NAND器

17、件中的坏块是随机分布的。以前也曾有过消除坏块的努力，但发 现成品率太低，代价太高，根本不划算。NAND器件需要对介质进行初始化扫描以发现坏块，并将坏块标记为不可 用。在已制成的器件中，如果通过可靠的方法不能进行这项处理，将导致高故 障率。六、易于使用可以非常直接地使用基于NOR的闪存，可以像其它内存那样连接，并可以在上面直接运行代码。由于需要I/O 接口，NAND要复杂得多。各种 NAND器件的存取方法 因厂家而异。在使用 NAND器件时，必须先写入驱动程序，才能继续执行其它操作。 向NAND器件写入信息需要相当的技巧，因为设计师绝不能向坏块写入，这 就意味着在 NAND器件上自始至终都必须进

18、行虚拟映像。七、软件支持当讨论软件支持的时候，应该区别基本的读 /写/擦操作和高一级的用于磁 盘仿真和闪存管理算法的软件，包括性能优化。在 NOR器件上运行代码不需要任何的软件支持，在 NAND器件上进行 同样操作时，通常需要驱动程序，也就是内存技术驱动程序（ MTD , NAND和 NOR器件在进行写入和擦除操作时都需要 MTD本机使用的Strata 10-1 :八、典型的NOR闪存（Strata Flash ）Strata Flash 是 Intel公司产的典型 Nor Flash ,Flash是该系列中的28F320J3,该闪存的内部逻辑框图如图V-Siung31-5K68出灯sign它

19、的特性如下：1）问速度有110ns/120ns 和150ns共3 槽2）具备128bit加密寄存器3）块尺寸：128KB九、典型的NAND闪存(K9s5608K9s5608是韩国 Samsung 公司所厂的 256MBit (32MByte) SMC卡(外形 封装成卡片形式的)NAND闪存。下图是K9s5608的内部逻辑框图。平11HSrGLL，E wFAa ius总加悯唐 心 KaiZSQmK 山工 VO S56UBtiKLofcX& 口*codeiEY*g.LahnA 0E匚刁，+EMirMnnFtrgHErofwtroi LxsnicI Hinh Vol”Qmwrrrior用I8W由依算

20、 &* 2MRil - 12W* 41生阳浴* 6M 的tMHU5 Mx的，TG阳小抬二双 网敲恻用班：H才4岫*i11 tU -K3S5SCBVZK - L12 *，石）%4 3 g &M的由a0匕550图 10-2K9s5608具有以下特性：32MByte 存储空间的结构为：(32加 1024K)bit X8bit (见图 10-3)支持自动编程和擦除模式10uS随即页面读写200uS快速页面擦除周期具备硬件写保护功能擦/写寿命：10万次(7)资料保存寿命：10年RAM有两大类：1）静态RAM（Static RAM/ SRAM , SRAMS度非常快，是目前读写最 快的存储设备了，但是它也

21、非常昂贵，所以只在要求很苛刻的地方使用，譬如 CPU勺一级缓冲，二级缓冲。2）动态RAM（ Dynamic RAM / DRAM , DRA琳留数据的时间很短，速 度也比SRAMft,不过它还是比任何的 ROMS要快，但从价格上来说 DRAM目比 SRAMS便宜很多，计算机内存就是 DRAMhDRA册为彳艮多种，常见的主要有 FPRAM / FastPage、 EDORAMSDRAM DDR RAM RDRAMSGRA磔及 WRA除，这里介绍其中的一种 DDR RAMDDR RAMDouble-Date-Rate RAM）也称作 DDR SDRAMS种改进型的 RAMf口 SDRA睡基本一样的

22、，不同之处在于它可以在一个时钟读写两次数据，这 样就使得数据传输速度加倍了。这是目前电脑中用得最多的内存，而且它有着成本优势，事实上击败了 Intel的另外一种内存标准 Rambus DRAM在很多高端的显卡上，也配备了高速 DDRRAMfe提高带宽，这可以大幅 度提高3D加速卡的像素渲染能力。RO他有很多种：PROM口编程ROM）是一次性的，也就是软件灌入后，就无法修改 了，这种是早期的产品，现在已经不可能使用了；EPROM 已擦除可编程ROM）是通过紫外光的照射擦出原先的程序， 是一种通用的存储器。EEPROM是通过电子擦除，价格很高，写入时间很长，写入很慢。举个例子，手机软件一般放在 E

23、EPROM,我们打电话，有些最后拨打 的号码，暂时是存在SRAW的，不是马上写入通话记录（通话记录保存在EEPROM 中），因为当时有很重要工作（通话）要做，如果写入，漫长的等待是让用户忍 无可忍的。内存工作原理内存是用来存放当前正在使用的（即执行中）的数据和程序，我们平常所 提到的计算机的内存指的是动态内存（即DRAM）动态内存中所谓的“动态”，指的是当我们将数据写入DRAM5,经过一段时间，数据会丢失，因此需要一个额外设电路进行内存刷新操作。具体的工作过程是这样的：一个DRAM勺存储单元存储的是0还是1取决于电容是否有电荷，有电 荷代表1,无电荷代表00但时间一长，代表1的电容会放电，代表

24、0的电容会吸收电荷，这就是 数据丢失的原因。刷新操作定期对电容进行检查，若电量大于满电量的 1/2,则认为其 代表1,并把电容充满电；若电量小于1 /2,则认为其代表0,并把电容放电， 藉此来保持数据的连续性。Flash存储器FLASH存储器又称闪存，它结合了 ROMF口 RAM勺长处，不仅具备电子可 擦除可编程（EEPROM）性能，还不会断电丢失数据同时可以快速读取数据 （NVRAM 的优势），U盘和MP3!用的就是这种存储器。在过去的20年里，嵌入式系统一直使用 ROM （EPROMl为它们的存储 设备，然而近年来Flash全面代替了 ROMEPROM肌嵌入式系统中的地位，用作 存储Boo

25、tloader以及操作系统或者程序代码或者直接当硬盘使用（U盘）。目前Flash主要有两种 NOR Flash和NAND FlashNOFFlash的读取和我们常见的SDRAM读取是一样，用户可以直接运 行装载在NOR FLASH1面的代码，这样可以减少 SRAM勺容量从而节约了成本。NAND Flash没有采取内存的随机读取技术，它的读取是以一次读取一 块的形式来进行的，通常是一次读取512个字节，采用这种技术的Flash比较廉 价。用户不能直接运行NAND Flash上的代码，因此好多使用 NAND Flash 的开发板除了使用NANtFlash以外，还用一块小的NORFlash来运行启动

26、代码。一般小容量的用NORFlash ,因为其读取速度快，多用来存储操作系统 等重要信息。而大容量的用NAND FLASH最常见的NAND FLASH用是嵌入式系统采 用的DOC（Disk On Chip）和我们通常用的闪盘，可以在线擦除。目前市面上的FLASH主要来自Intel , AMD Fujitsu 和Toshiba ,而生 产NAND Flash的主要厂家有 Samsun球口 Toshiba。NOR和NAND1现在市场上两种主要的非易失闪存技术。Intel于1988年首先开发出NORlash 技术，彻底改变了原先由EPROM 和EEPROM统天下的局面。紧接着，1989年，东芝公司发

27、表了 NANflash结构，强调降低每比特 的成本，更高的性能，并且象磁盘一样可以通过接口轻松升级。但是经过了十多年之后，仍然有相当多的硬件工程师分不清NOR和NANM存。flash存储器”经常可以与相NOR存储器”互换使用。许多业内人士也搞不清楚NANEM存技术相对于NORJ术的优越之处， 因为大多数情况下闪存只是用来存储少量的代码，这时NO呐存更适合一些。而 NANIM是高数据存储密度的理想解决方案。NOR是现在市场上主要的非易失闪存技术。NOR-般只用来存储少量的代码，NORfc要应用在代码存储介质中。NOR勺特点是应用简单、无需专门的接口电路、传输效率高，它是属于 芯片内执行(XIP,

28、 execute In Place),这样应用程序可以直接在(NOR) flash 闪存内运行，不必再把代码读到系统 RAMfr。在14MB的小容量时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除速 度大大影响了它的性能。NOR flash带有SRAMS口，有足够的地址引脚来寻址，可以很容易地 存取其内部的每一个字节。NOR flash占据了容量为116MBR存市场的大部分。NAN站构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和 擦除的速度也很快。应用NAND勺困难在于flash的管理和需要特殊的系统接口。1)性能比较flash闪存是非易失存储器，可以对称为块的存储器单元块进行擦写和 再编程

29、。任彳flash器件的写入操作只能在空或已擦除的单元内进行， 所以大多 数情况下，在进行写入操作之前必须先执行擦除。NAN邮件执行擦除操作是十分简单的，而 NORM要求在进行擦除前先 要将目标块内所有的位都写为1。由于擦除NO喘件时是以64128KB的块进行的，执行一个写入/擦除 操作的时间为5s,与此相反，擦除NAN瑞件是以832KB的块进行的，执行相 同的操作最多只需要4ms执行擦除时块尺寸的不同进一步拉大了 NORf口 NADNfc间的性能差距， 统计表明，对于给定的一套写入操作(尤其是更新小文件时)，更多的擦除操作必 须在基于NOR勺单元中进行。这样，当选择存储解决方案时，设计师必须权

30、衡以 下的各项因素：a、NOR的读速度比NAND肖快一些；b、NAND勺写入速度比NO取很多；c、NAND勺4ms擦除速度远比NOR勺5s快；d、大多数写入操作需要先进行擦除操作；e、NAND勺擦除单元更小，相应的擦除电路更少。2)接口差别NOR flash带有SRAMS口，有足够的地址引脚来寻址，可以很容易地 存取其内部的每一个字节。10NAN邮件使用复杂的I/O 口来串行地存取数据，各个产品或厂商的方 法可能各不相同，8个引脚用来传送控制、地址和数据信息。NAN牍和写操作采用512字节的块，这一点有点像硬盘管理此类操作， 很自然地，基于NAND勺存储器就可以取代硬盘或其他块设备。3）容量和

31、成本NAND flash的单元尺寸几乎是NO喘件的一半，由于生产过程更为简 单，NAND吉构可以在给定的模具尺寸内提供更高的容量，也就相应地降低了价 格。NOR flash占据了容量为116MBR存市场的大部分，而 NAND flash 只是用在8128MB勺产品当中，这也说明NOF&要应用在代码存储介质中，NAND 适合于数据存储，NANDi CompactFlash、Secure Digital 、PC Cards和 MMCf 储卡市场上所占份额最大。4）可靠性和耐用性采用flahs介质时一个需要重点考虑的问题是可靠性，对于需要扩展 MTBFF勺系统来说，Flash是非常合适的存储方案，可

32、以从寿命（耐用性）、位交换 和坏块处理三个方面来比较NO济口 NAND勺可靠性。a、寿命（耐用性）在NAN呐存中每个块的最大擦写次数是一百万次，而 NOR勺擦写次数 是十万次，NAN用储器除了具有10比1的块擦除周期优势。典型的NAN以尺寸要比NO喘件小8倍，每个NAN印储器块在给定的 时间内的删除次数要少一些。b、位交换所有flash器件都受位交换现象的困扰。在某些情况下 （很少见，NAND 发生的次数要比NO型），一个比特（bit）位会发生反转或被报告反转了。一位的变化可能不很明显，但是如果发生在一个关键文件上，这个小小 的故障可能导致系统停机。如果只是报告有问题，多读几次就可能解决了。当

33、然，如果这个位真的改变了，就必须采用错误探测/错误更正（EDC/ECC） 算法。位反转的问题更多见于 NAN呐存,NAND勺供应商建议使用NAN叫存的 时候，同时使用EDC/ECCJ法。这个问题对于用NAN印储多媒体信息时倒不是致命的。当然,如果用 本地存储设备来存储操作系统、配置文件或其他敏感信息时，必须使用EDC/ECC系统以确保可靠性。c、坏块处理NAN邮件中的坏块是随机分布的。以前也曾有过消除坏块的努力，但 发现成品率太低，代价太高，根本不划算。NAN邮件需要对介质进行初始化扫描以发现坏块，并将坏块标记为不 可用。在已制成的器件中，如果通过可靠的方法不能进行这项处理，将导致高故 障率。

34、5）易于使用可以非常直接地使用基于NOR勺闪存，可以像其他存储器那样连接，并 可以在上面直接运行代码。由于需要I/O接口，NANDS复杂得多。各种NAN评件的存取方法因厂 家而异。11在使用NAN评件时，必须先写入驱动程序，才能继续执行其他操作。 向NAN评件写入信息需要相当的技巧，因为设计师绝不能向坏块写入，这就意 味着在NAN弗件上自始至终都必须进行虚拟映射。6）软件支持当讨论软件支持的时候，应该区别基本的读/写/擦操作和高一级的用于 磁盘仿真和闪存管理算法的软件，包括性能优化。在NOFW件上运行代码不需要任何的软件支持，在 NAN评件上进行同 样操作时，通常需要驱动程序，也就是内存技术驱动程序 （