存储器主要可分类为:
- 只读储存器(ROM)
- 闪存(Flash)
- 随机存取存储器(RAM)
- 光/磁介质储存器
一、ROM(只读存储器)
- 不可编程ROM
- 可编程ROM:PROM
- 可擦除可编程ROM:EPROM
- 电可擦除可编程ROM:E2PROM(E2PROM完全可以用软件来擦写,已经非常方便了)
二、Flash(闪存)
- 用于存储设备固件(软件)和配置信息的芯片
- 特性:
- 长期保存数据,掉电不丢失数据,读写速度一般
- 容量:1MB-4GB都有
- 贴片式:TSOP、BGA封装
- 两种主要的Flash闪存技术:
- nor(或非) Flash
- Nand(与非) Flash
- 历史发展:Intel于1988年首先开发出nor Flash技术,彻底改变了原先由EPROM和EEPROM一统天下的局面。紧接着,1989年,东芝公司发表了 Nand Flash结构,每位的成本被大大降低
nor Flash
- nor Flash的特点是可芯片内执行(eXecute In Place,XIP),程序可以直接在nor内运行
- CFI接口:公共闪存接口(Common Flash Interface,CFI)是一个从nor Flash器件中读取数据的公开、标准接 口。它可以使系统软件查询已安装的Flash器件的各种参数,包括器件阵列结构参数、电气和时间参数以 及器件支持的功能等。如果芯片不支持CFI,就需使用JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council, 电子电器设备联合会)了。JEDEC规范的nor则无法直接通过命令来读出容量等信息,需要读出制造商 ID和设备ID,以确定Flash的大小
- SPI接口:目前nor Flash可以使用SPI接口进行访问以节省引脚。相对于传统的并行nor Flash 而言,SPI nor Flash只需要6个引脚就能够实现单I/O、双I/O和4个I/O口的接口通信,有的SPI nor Flash 还支持DDR模式,能进一步提高访问速度到80MB/s
- 特点:
Nand Flash
- NAND Flash和cpu的接口必须由相应的控制电路进行转换,当然也可以通过地址线或GPIO产生NAND Flash接口的信号
- NAND Flash以块方式进行访问,不支持芯片内执行
- 与nor Flash的类SRAM接口不同,一个NAND Flash的接口主要包含如下信号:
- I/O总线:地址、指令和数据通过这组总线传输,一般为8位或16位。
- 芯片启动(Chip Enable,CE#):如果没有检测到CE信号,NAND器件就保持待机模式,不对任何控制信号做出响应
- 写使能(Write Enable,WE#):WE#负责将数据、地址或指令写入NAND之中。
- 读使能(Read Enable,RE#):RE#允许数据输出。
- 指令锁存使能(Command Latch Enable,CLE):当CLE为高电平时,在WE#信号的上升沿,指令将 被锁存到NAND指令寄存器中
- 地址锁存使能(Address Latch Enable,ALE):当ALE为高电平时,在WE#信号的上升沿,地址将被 锁存到NAND地址寄存器中
- 就绪/忙(Ready/Busy,R/B#):如果NAND器件忙,R/B#信号将变为低电平。该信号是漏极开路, 需要采用上拉电阻
- 特点:
位反转
块擦除
nor Flash与Nand Flash的其他区别
三、RAM(随机存取存储器)
- 概念:内存,一般在电路板上有多个引脚的芯片,就是内存芯片
- 这里说的内存一般都是运行内存,对应计算机的内存条。通常人们说的存储内存对应计算机中的硬盘(外存)
- 分类:
- ①静态RAM(SRAM)
- SRAM是静态的, 只要供电它就会保持一个值,SRAM没有刷新周期
- 每个SRAM存储单元由6个晶体管组成
- ②动态RAM(DRAM)
- DRAM以电荷形式进行存储,数据存储在电容器中。由于电容器会因漏电而出现电荷丢失,所以DRAM器件需要定期刷新
- DRAM存储单元由1个晶体管和1个电容器组成
- 通常所说的SDRAM、DDR SDRAM皆属于DRAM的范畴,它们采用与cpu外存控制器同步的时钟工作(注意,不是与cpu的工作频率一致)。与SDRAM相比,DDR SDRAM同时利用了时钟脉冲的上升沿 和下降沿传输数据,因此在时钟频率不变的情况下,数据传输频率加倍。此外,还存在使用 RSL(Rambus Signaling Level,Rambus发信电平)技术的RDRAM(Rambus DRAM)和Direct RDRAM
- ①静态RAM(SRAM)
- 特性:
- 临时存储数据,掉电会丢失数据,读写速度快
- 容量:1MB-4GB都有
- 贴片式:TSOP、BGA封装
DPRAM:双端口RAM
- DPRAM的特点是可以通过两个端口同时访问,具有两套完全独立的数据总线、地址总线和读写控制 线,通常用于两个处理器之间交互数据,如下图所示:
- 当一端被写入数据后,另一端可以通过轮询或中断获知,并读取其写入的数据。由于双cpu同时访问DPRAM时的仲裁逻辑电路集成在DPRAM内部,所以 需要硬件工程师设计的电路原理比较简单
- DPRAM的优点是通信速度快、实时性强、接口简单,而且两边处理器都可主动进行数据传输
- 除了双端口RAM以外,目前IDT等芯片厂商还推出了多端口RAM,可以供3个以上的处理器互通数据
CAM:内容寻址RAM
- CAM是以内容进行寻址的存储器,是一种特殊的存储阵列RAM,它的主要工作机制就是同时将一个 输入数据项与存储在CAM中的所有数据项自动进行比较,判别该输入数据项与CAM中存储的数据项是否 相匹配,并输出该数据项对应的匹配信息
- 如下图所示,在CAM中,输入的是所要查询的数据,输出的是数据地址和匹配标志。若匹配(即搜 寻到数据),则输出数据地址。CAM用于数据检索的优势是软件无法比拟的,它可以极大地提高系统性 能
FIFO存储器:先进先出队列
四、光/磁介质储存器
- IDE(Integrated Drive Electronics)接口可连接硬盘控制器或光驱,IDE接口的信号与SRAM类似。人 们通常也把IDE接口称为ATA(Advanced Technology Attachment)接口,不过,从技术角度而言,这并不准 确。其实,ATA接口发展至今,已经经历了ATA-1(IDE)、ATA-2(Enhanced IDE/Fast ATA,EIDE)、 ATA-3(FastATA-2)、Ultra ATA、Ultra ATA/33、Ultra ATA/66、Ultra ATA/100及Serial ATA(SATA)的发 展过程
- 很多SoC集成了一个eFuse电编程熔丝作为OTP(One-Time Programmable,一次性可编程)存储器。 eFuse可以通过计算机对芯片内部的参数和功能进行配置,这一般是在芯片出厂的时候已经设置好了
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