常用存储器-编程知识

一、存储器的种类

二、易失性存储器（RAM）

1. DRAM

（1）SDRAM

（2）DDR SDRAM

2. SRAM

3. DRAM与SRAM的应用场合

三、非易失性存储器

1. ROM

（1）MASK ROM

（2）OTPROM

（3）EPROM

（4）EEPROM

2. Flash存储器

3. 两种Flash存储器使用场合

4. EEPROM与Flash区别

一、存储器的种类

存储器按其存储介质特性主要分为 “易失性存储器” 和 “非易失性存储器” 两大类（ “ 易失 / 非易失 ” 是指存储器断电后，它存储的数据内容是否会丢失的特性）。由于一般 易失性存储器存取速度快（典型代表-内存），而 非易失性存储器可长期保存数据（典型代表-硬盘），所以它们都在计算机中占据着重要角色。

二、易失性存储器（RAM）

RAM（ Random Access Memory，随机存储器 ）。“随机存取”，指的是当存储器中的消息被读取或写入时，所需要的时间与这段信息所在的位置无关。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。根据RAM 的存储机制，又分为动态随机存储器 DRAM（Dynamic RAM）以及静态随机存储器 SRAM （Static RAM）两种。

1. DRAM

动态随机存储器 DRAM 的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。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，因此它需要定期刷新操作，这就是 “动态”（Dynamic）一词所形容的特性。

刷新操作会对电容进行检查，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，借此来保证数据的正确性。

（1）SDRAM

根据DRAM的通信方式，又分为同步和异步两种，这两种方式 根据通信时是否需要使用时钟信号来区分。

由于使用时钟同步的通信速度更快，所以同步 DRAM使用更为广泛，这种 DRAM被称为SDRAM （Synchronous DRAM）。

（2）DDR SDRAM

为进一步提高SDRAM 的通信速度，设计了 DDRSDRAM 存储器（Double Data Rate 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位数据；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。

DDRIl 和 DDRIII 的通信方式并没有区别，主要是 通信同步时钟的频率提高了。

2. SRAM

静态随机存储器 SRAM的存储单元以锁存器来存储数据。电路结构不需要定时刷新充电，就能保持状态（断电数据还是会丢失），所以这种存储器被称为“静态”（Static） RAM。

同样地，SRAM根据其通信方式也分为同步（SSRAM）和异（SRAM）

相对来说，异步 SRAM 用得比较广泛。

3. DRAM与SRAM的应用场合

从结构来说，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。

所以在实际应用场合中，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。在STM32系统的控制器中，只有STM32F429 型号或更高级的芯片才支持扩展SDRAM，其他型号如 STM32F1、 STM32F2及 STM32F407等，只支持扩展SRAM。

三、非易失性存储器

非易失性存储器种类非常多，半导体类的有 ROM和 Flash，其他还有光盘、软盘及机械硬盘。

1. ROM

ROM（ Read Only Memory，只能读的存储器 ）。

（1）MASK ROM

MASK（掩膜）ROM ，存储在它内部的数据是在出厂时使用特殊工艺固化的，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。

（2）OTPROM

OTPROM （ One Time Programable ROM，一次可编程存储器 ）。这种存储器出厂时里面并没有资料，用户可以使用专用的编程器将自己的资料写入，但只能写入一次，被写入过后，它的内容也不可再修改。在NXP公司生产的控制器芯片中，常使用OTPROM来存储密钥或设备独有的mac地址等内容。

（3）EPROM

EPROM（ Erasable Programmable ROM，可重复擦写的存储器 ），它解决了 PROM芯片只能写入一次的问题。这种存储器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。现在这种存储器基本淘汰，被 EEPROM取代。

（4）EEPROM

EEPROM（ Electrically Erasable Programmable ROM，电可擦除存储器 ）。可重复擦写，它的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，无需擦除整个芯片。现在主要使用的ROM芯片都是 EEPROM。

2. Flash存储器

Flash存储器又称为闪存，也是可重复擦写的存储器。它的容量一般比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。

    ① NOR 与 NAND 共性：在数据写入前都需要进行擦除操作，而擦除操作一般是以 “ 扇区 / 块 ” 为单位的。

    ② NOR 与 NAND 特性差别：其内部 “ 地址 / 数据线 ” 是否分开。

    ③ 是否支持 XIP 描述一种立即执行的特性（eXecute In Place）：

        NOR的地址线和数据线分开，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中存储了代码指令，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。

        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。

    ④ NAND 的擦除单位与 RAM 有区别，且 读写速度比RAM 要慢得多。

    ⑤ 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极限的时候，可能会出现写操作失败。

    ⑥ NAND 通常是整块擦写的，块内有一位失效整个块就会失效，这被称为坏块。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 存储器需要使用 “ 探测 / 错误更正 ”（EDC / ECC）算法 来确保数据的正确性。