常用存储器分类

1.存储器是计算机实现记忆功能的部件，用来存放程序和数据，是微机系统中重要的组成部分，存储器的容量越大，表明能存储的信息越多，计算机的处理能力也就越能充分展现。存储器系统由外存储器和内存储器两部分组成。其中内存储器用来存放当前运行的程序和数据，一般由一定容量的速度较高存储器组成，CPU可直接用指令对内存储器进行读/写操作。内存储器的分类如下：

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2.RAM，“Random Access Memory”的缩写，被译为随机存储器，现在RAM 已经专门用于指代作为计算机内存的易失性半导体存储器。

2.1.SRAM静态随机存储器：存储单元以锁存器来存储数据，见图1。这种电路结构不需要定时刷新充电，就能保持状态(断电后数据还是会丢失)，所以这种存储器被称为“静态(Static)” RAM。相比于DRAM，SRAM的特点是只要不撤除工作电源，所保存的信息就不会丢失；读出信息时不破坏原保存信息，一经写入可多次读出；存取速度较快，但功耗较大、存储容量较小，适用于不需要大容量存储器的系统，如单片机、工控机的内存和微机的高速缓存。SRAM 根据其通讯方式分为同步(SSRAM)和异步 SRAM，相对来说，异步SRAM 用得比较广泛。

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图1 SRAM存储单元

2.2.DRAM动态随机存储器：存储单元以电容的电荷来表示数据，有电荷代表1，无电荷代表0，见图2。但时间一长，代表1的电容会放电，代表0的电容会吸收电荷，因此需要定期刷新，这就是“动态(Dynamic)”一词所形容的特性。

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图2 DRAM存储单元

2.3.SDRAM：根据DRAM的通讯方式，又分为同步和异步两种，这两种方式根据通讯时是否需要使用时钟信号来区分。由于使用时钟同步的通讯速度更快，所以同步DRAM使用更为广泛，这种DRAM被称为SDRAM(Synchronous DRAM)。

2.4. DDR SDRAM：为了进一步提高SDRAM的通讯速度，人们设计了DDR SDRAM 存储器(Double DataRate SDRAM)。它的存储特性与 SDRAM 没有区别，但SDRAM只在上升沿表示有效数据，在1个时钟周期内，只能表示1个有数据；而DDR SDRAM在时钟的上升沿及下降沿各表示一个数据，也就是说在1 个时钟周期内可以表示2位数据，在时钟频率同样的情况下，提高了一倍的速度。至于DDRII和DDRIII，它们的通讯方式并没有区别，主要是通讯同步时钟的频率提高了。当前个人计算机常用的内存条是DDRIII SDRAM存储器，在一个内存条上包含多个DDRIII SDRAM芯片。

2.5. DRAM与SRAM的应用场合：对比DRAM与SRAM的结构可知DRAM 的结构简单得多，所以生产相同容量的存储器，DRAM的成本要更低，且集成度更高。而DRAM中的电容结构则决定了它的存取速度不如SRAM，特性对比见表1。在实际应用场合中， SRAM一般只用于CPU内部的高速缓存(Cache)，而外部扩展的内存一般使用DRAM。

表1 DRAM与SRAM对比

特性	DRAM	SRAM
存取速度	较慢	较快
集成度	较高	较低
生产成本	较低	较高
是否需要刷新	是	否

3.ROM，“Read Only Memory”的缩写，意为只能读的存储器，现在一般用于指代非易失性半导体存储器。

3.1. MROM：MASK(掩膜) ROM，存储在内部的数据是在出厂时使用特殊工艺固化，生产后就不可修改，其主要优势是大批量生产时成本低。当前在生产量大，数据不需要修改的场合，还有应用。

3.2. OTPROM：One Time Programable ROM，一次可编程存储器，出厂时内部没有资料，用户可以使用专用的编程器将资料写入，一经写入，不能更改。

3.3. EPROM：Erasable Programmable ROM，可重复擦写的存储器，解决了PROM芯片只能写入一次的问题，使用紫外线照射芯片内部擦除数据，擦除和写入都要专用的设备，现在基本被EEPROM取代。

3.4. EEPROM：Electrically Erasable Programmable ROM，电可擦除存储器。可以重复擦写，擦除和写入都是直接使用电路控制，不需要再使用外部设备来擦写。而且可以按字节为单位修改数据，无需整个芯片擦除。现在主要使用的 ROM 芯片都是EEPROM。

3.5.FLASH 存储器：又称闪存，也是可重复擦写的储器，容量一般比EEPROM 大得多，且在擦除时，一般以多个字节为单位。如有的 FLASH 存储器以 4096 个字节为扇区，最小的擦除单位为一个扇区。根据存储单元电路的不同， FLASH 存储器又分为 NOR FLASH 和 NAND FLASH，见表2。

表2 NOR FLASH与NAND FLASH特性对比

特性	NOR FLASH	NAND FLASH
同容量存储器成本	较贵	较便宜
集成度	较低	较高
介质类型	随机存储	连续存储
地址线和数据线	独立分开	共用
擦除单元	以“扇区/块”擦除	以“扇区/块”擦除
读写单元	可以基于字节读写	必须以“块”为单位读写
读取速度	较高	较低
写入速度	较低	较高
坏块	较少	较多
是否支持XIP	支持	不支持

NOR与NAND 的共性是在数据写入前都需要有擦除操作，而擦除操作一般是以“扇区/块”为单位的。而NOR与NAND特性的差别，主要是由于其内部“地址/数据线”是否分开导致的。

由于NOR的地址线和数据线分开，它可以按“字节”读写数据，符合CPU的指令译码执行要求，所以假如NOR上存储了代码指令，CPU给 NOR一个地址， NOR就能向CPU返回一个数据让CPU执行，中间不需要额外的处理操作。

而由于NAND的数据和地址线共用，只能按“块”来读写数据，假如NAND 上存储了代码指令，CPU给NAND地址后，它无法直接返回该地址的数据，所以不符合指令译码要求。表2中的最后一项“是否支持XIP”描述的就是这种立即执行的特性(eXecute In Place)。

若代码存储在NAND上，可以把它先加载到RAM存储器上，再由CPU执行。所以在功能上可以认为 NOR是一种断电后数据不丢失的RAM，但它的擦除单位与RAM有区别，且读写速度比RAM要慢得多。

另外， FLASH的擦除次数都是有限的(现在普遍是10万次左右)，当它的使用接近寿命的时候，可能会出现写操作失败。由于NAND通常是整块擦写，块内有一位失效整个块就会失效，这被称为坏块，而且由于擦写过程复杂，从整体来说NOR坏块更少，寿命更长。由于可能存在坏块，所以FLASH存储器需要“探测/错误更正(EDC/ECC)”算法来确保数据的正确性。

由于两种FLASH存储器特性的差异，NOR FLASH一般应用在代码存储的场合，如嵌入式控制器内部的程序存储空间。而NAND FLASH一般应用在大数据量存储的场合，包括SD卡、 U盘以及固态硬盘等，都是NAND FLASH类型的。

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