RAMSRAMSDRAMROMEPROMEEPROMFlash

Posted 2020-11-12 rayhe

常见存储器概念辨析：
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和ROM。
RAM (Random Access Memory)：随机存取存储器
ROM (Read Only Memory)：只读存储器
RAM和ROM指的都是半导体存储器。
其中RAM的访问速度比较快，但掉电后数据会丢失，相当于计算机的内存。
而ROM掉电后数据不会丢失。相当于计算机的硬盘，用来存储和保存数据。
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是利用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速度非常快，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。
DRAM保留数据的时间很短，速度也比SRAM慢，不过它还是比任何的ROM都要快，但从价格上来说DRAM相比SRAM要便宜很多，计算机内存就是DRAM的。
DRAM分为很多种，常见的主要有FPRAM/FastPage、EDORAM、SDRAM、DDR RAM、RDRAM等。
DDR RAM（Date-Rate RAM）也称作DDR SDRAM，这种改进型的RAM和SDRAM是基本一样的，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.
　　而通常人们所说的SDRAM 是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SDRAM不但能提高系统表现，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。

ROM也有很多种，PROM是可编程的ROM，PROM和EPROM（可擦除可编程ROM）两者区别是，PROM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，而EPROM是通过紫外光的照射擦除原先的程序，是一种通用的存储器。另外一种EEPROM是通过电子擦出，价格很高，写入时间很长，写入很慢。

Flash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的地位。由于它具有和ROM一样掉电不会丢失的特性，因此很多人称其为Flash ROM。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的优势），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者直接当硬盘使（U盘）。

目前Flash主要有两种NOR Flash和NADN Flash。NOR Flash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 FLASH里面的代码，这样可以减少SRAM的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 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NAND FLASH，最常见的NAND FLASH应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。

NAND Flash和NOR Flash的比较
　　NAND则是高数据存储密度的理想解决方案，NOR一般只用来存储少量的代码；NOR主要应用在代码存储介质中。NOR的特点是应用简单、无需专门的接口电路、传输效率高，它是属于芯片内执行(XIP, eXecute In Place)，这样应用程序可以直接在（NOR型）flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。在1～4MB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SRAM接口，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1～16MB闪存市场的大部分。NAND结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的困难在于flash的管理和需要特殊的系统接口。
性能比较:
　　● NOR的读速度比NAND稍快一些。
　　● NAND的写入速度比NOR快很多。
　　● NAND的4ms擦除速度远比NOR的5s快。
　　● 大多数写入操作需要先进行擦除操作。
　　● NAND的擦除单元更小，相应的擦除电路更少。

易于使用:
　　可以非常直接地使用基于NOR的闪存，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，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，才能继续执行其他操作。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行虚拟映射。
总结如下：
Nand Flash：适合大容量数据存储，类似硬盘；
Nor Flash：适合小容量的程序或数据存储，类似小硬盘；
SDRAM：主要用于程序执行时的程序存储、执行或计算，类似内存，主要应用于嵌入式系统中()。
SRAM :主要应用于计算机缓存；
DRAM :主要应用于计算机内存；
Nor Flash有自己的地址线和数据线，可以采用类似于memory的随机访问方式，在Nor Flash上可以直接运行程序，所以Nor Flash可以直接用来做boot，采用Nor Flash启动的时候会把地址映射到0x00上。
Nand Flash是IO设备，数据、地址、控制线都是共用的，需要软件区控制读取时序，所以不能像Nor Flash、内存一样随机访问，不能EIP（片上运行），因此不能直接作为boot。

PS:为什么不能再NAND 上运行程序？
代码执行主要就是指令取值和数据存取， 对于指令存取和数据存取，CPU 直接将要预取的指令或者数据的地址发到系统总线上，对于ARM (就是AXBI) 总线， 这个地址会根据Soc之前的地址编码送到不同的控制器，对于NAND Flash 根本就没有地址线，只有数据线。 NAND Flash 的读取是要靠软件代码经过 NAND Flash controller 发相关的命令和要地址等数据到NAND Flash芯片内部的控制器， 命令和地址都是经过数据线传送的。一般需要多个周期， 由于需要数据读写，需要软件介入，所以说他不是XIP 的。XIP 从某种意义上说是 CPU 送出的地址能否不经过任何软件直接能够寻址到相关的存储单元。所以Nor Flash/SRAM/SDRAM 都是XIP 的，而Nand Flash 等就不是XIP 了。