022 存储器

Posted 2021-10-15 SilentLittleCat

分类

SRAM、DRAM、SDRAM、DDR SDRAM

• Static：静态，只要保持通电，数据就不会丢失
• Dynamic：动态，需要定期刷新，数据才不会丢失
• Random：随机，随机访问存储中的数据
• Synchronous：同步，有时钟，同步传输
• SDR：Single Date Rate，时钟上升沿传输数据，数据存储频率=时钟频率(100、133MHz)
• DDR：Double Date Rate，时钟上下沿都传输数据，使用数据速率命名，比如PC2700，是DDR333，工作频率为333/2=166MHz，带宽是2.7G

对比	SRAM	DRAM
原理	晶体管和锁存器	电容充电+很少晶体管
刷新电路	No	Yes
速度	高	低
容量	小(1-16MB)	大(1-16GB)
封装密度	低	高
功耗	低	高
访问时间	短	长
成本	数倍于DRAM	低
设计	复杂	简单
应用	更高速CPU和较低速DRAM 之间的缓存(cache)	主内存(main memory)

DDR SDRAM的速度比DRAM更快，价格更低，容量更大，为什么不用DDR SDRAM做缓存？

ROM

MASK ROM、OPTROM、EPROM、EEPROM

• MASK ROM：掩膜ROM，厂家生产后就无法修改
• OPTROM：一次性ROM，出厂后用户只能修改一次（比如熔丝熔断），可用于存储密钥
• EPROM：可擦除ROM，可多次擦除和写入，需要特性紫外线环境，不方便
• EEPROM：电可擦除ROM，使用更方便
• 上面这些ROM储存容量一般较小，在KB量级

FLASH

• 可写可读，容量较大
  
  
  为了在降低成本的同时保持性能，NOR FLASH和NAND FLASH都以块(block)为单位进行擦除。块越小，擦除速度越快，但晶圆面积越大，成本越高，因此一般NAND FLASH的块比NOR FLASH小。

NAND FLASH可以直接擦除，NOR FLASH要先写"0"再擦除，因此擦除速度较慢，比如S34ML04G2 Cypress NAND Flash擦除128KB需要3.5ms，S70GL02GT Cypress NOR Flash擦除128KB需要520ms。

为了减轻读取速度慢的限制，NAND FLASH按pages进行读，每个擦除block分为若干个pages进行读取。

为了提高写操作的速度，现代NOR flash还采用了类似于页面写的缓冲区编程。

NOR FLASH的初始化电流比NAND FLASH大，维持电流(standby current)比NAND FLASH小。

NOR

• NOR架构提供了足够的地址线去映射整个存储空间，因此读取时间短、可随机访问、坏块少(100% known good bits)，是代码执行的理想选择
• 存储容量小：64Mb - 2Gb
• 以块擦除
• 但也造成了NOR的cell size较大，单bit成本高，写速度和擦除速度低

NAND

• cell size小，单bit成本低，写速度和擦除速度比NOR高
• 存储容量大：1Gb - 16Gb
• 以块擦除
• 读速度低，I/O映射，间接访问，不支持随机访问
• 执行代码要先将代码映射到RAM
• 坏块较多(98% good bits)，因此需要ECC(Error Correction Code)

对比	NOR	NAND
容量	小	理论上至少是NOR的2倍，实际更多
读速度	高	低
写速度	低	高
擦除方式	block	block
block大小	64-256KB	8-32KB
擦除速度	低	高
cost-per-bit	高	低
接口	随机访问	I/O 间接访问
应用	eXecuteInPlace，代码存储	程序/数据大存储

SSD

SSD一般为NAND FLASH，分以下几种

SLC、MLC、TLC、QLC、PLC

• SLC：Single-Level Cell，accept one bit per memory cell，速度最快，最可靠
• MLC：Multi-Level Cell，store two bits per cell，
• TLC：Triple-Layer Cell，write three bits to each cell
• QLC：Quad-Level Cell，write four bits per cell
• PLC：Penta-Level Cell，write 5 bits per cell

SSD的接口一般为SATA、NVMe

• SATA：最常见的硬件驱动接口，SATA III的速度为600MB/s
• NVMe：该接口可以将SSD连接到主板，NVMe通过PCIe传输以获得极高的速度，可以达到SATA的3倍甚至更多
• M.2：计算机内部扩展卡及相关连接器的外观尺寸与针脚的电气接口规范

实际芯片对比

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