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易失性半導體存儲器DRAM的存儲單元以電容的電荷

   2023-08-25 網絡整理0091670
核心提示:RAM、SRAM、DRAM、ROM、FLASH_sdram和flash區(qū)別

目錄

內存是計算機體系結構的重要組成部分。 存儲器是用于存儲程序代碼和數(shù)據(jù)的組件。 有了存儲器,計算機才有記憶功能。 半導體存儲器的基本類型如右圖所示:

根據(jù)存儲介質的特性,存儲器主要分為“易失性存儲器”和“非易失性存儲器”兩大類。 其中,“易失性/非易失性”是指斷電后存儲器中存儲的數(shù)據(jù)內容是否會丟失的特性。 由于易失性存儲器通常具有很快的存取速率,而非易失性存儲器可以保存數(shù)據(jù)很多年,因此它們都在計算機中發(fā)揮著重要作用。 計算機中易失性存儲的最典型代表是顯存,非易失性存儲的代表是硬盤。

內存

RAM是“ ”的縮寫,翻譯為隨機存取存儲器。所謂“隨機存取”是指

當讀取或寫入內存中的一條消息時,所需要的時間與這條信息的位置無關。這個詞的由來是由于

在計算機的早期,磁鼓被用作存儲,磁鼓是順序讀寫設備,而RAM可以在其內部的任何地址讀取。

數(shù)據(jù)、時間都是一樣的,因此得名。事實上,RAM很早就被用來專指易失性存儲器作為計算機存儲器。

永久半導體存儲器。

根據(jù)RAM的存儲機制,分為動態(tài)隨機存儲器DRAM(RAM)和靜態(tài)隨機存儲器

SRAM (RAM) 有兩種類型。

動態(tài)隨機存取存儲器

動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)的存儲單元通過電容的充電來代表數(shù)據(jù),充電代表1,不充電代表0,參見

圖 DRAM 存儲單元。但是隨著時間的推移,代表 1 的電容會放電,代表 0 的電容會吸收電荷,所以需要

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該操作會定期刷新,這就是“()”這個詞所描述的。刷新操作將檢測電容,如果

如果功率小于滿功率的1/2,則認為代表1,電容已充滿; 如果冪大于1/2,則認為代表0,并且

對電容進行放電,保證數(shù)據(jù)的正確性。

內存

根據(jù)DRAM的通信形式,分為同步和異步兩種。 這兩種形式取決于通信是否需要時鐘信號。

數(shù)字來區(qū)分。圖同步通信時序圖是與時鐘同步的通信時序,表示時鐘上升沿有信號

有效數(shù)據(jù)。

由于使用時鐘同步的通信速率更快,因此同步DRAM得到更廣泛的應用。 這些 DRAM 稱為

內存(DRAM)。

DDR內存

為了進一步提高SDRAM的通信速率,人們設計了DDR SDRAM存儲器(

SDRAM)。其存儲特性與SDRAM相同,但SDRAM僅在上升沿指示有效數(shù)據(jù)。

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一個時鐘周期內只能表示一個數(shù)據(jù); 并且在時鐘的上升沿和增長沿表示一個數(shù)據(jù),

也就是說,一個時鐘周期就可以表示2位數(shù)據(jù),在時鐘頻率相同的情況下,速度提高一倍。

至于DDRII和DDRII,它們的通信形式沒有區(qū)別,主要是通信同步時鐘的頻率得到了增強。

個人計算機最常用的視頻記憶棒是 SDRAM 內存,它包含多個

SDRAM 芯片。

靜態(tài)隨機存儲器

靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)的存儲單元使用鎖存器來存儲數(shù)據(jù),參見圖中的SRAM存儲單元。這些電路結構

它不需要定期刷新和充電,并且可以保持狀態(tài)(事實上,如果斷電,數(shù)據(jù)仍然會丟失),所以這些存儲設備

稱為“()”RAM。

同樣,SRAM根據(jù)其通信形式也分為同步(SSRAM)和異步SRAM。 相對而言,異步SRAM使用

更加廣泛。

DRAM和SRAM的應用

比較DRAM和SRAM的結構,可以看出DRAM的結構要簡單得多,因此要生產相同容量的存儲器,DRAM

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成本更低,集成度更高。DRAM中的電容結構決定了它的存取速率不如SRAM,尤其是

有關性能比較,請參閱表 DRAM 和 SRAM 比較。

因此,在實際應用中,SRAM通常只用于CPU內部的高速緩存(Cache),而外部擴展的顯存

一般使用DRAM。在STM32系統(tǒng)的控制器中,只有型號或更多中間芯片支持擴展

SDRAM,其他型號如,等型號只能擴展SRAM。

非易失性存儲器

非易失性存儲器的種類很多,半導體的包括ROM和FLASH,其他的包括光盤、軟盤和機械存儲器。

硬盤。

只讀存儲器

ROM是“”的縮寫,意思是只能讀取的存儲器。由于技術的發(fā)展,后來設計了一種可能的

一種方便寫入數(shù)據(jù)的ROM,“”這個名稱被繼承下來,現(xiàn)在通常用來指代

非易失性半導體存儲器,包括前面介紹的FLASH存儲器,也有人將其歸入ROM范疇。

掩模ROM

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MASK(掩碼)ROM是純粹的“”,其中存儲的數(shù)據(jù)在出廠時使用

工藝已固化,生產后不可更改。 其主要優(yōu)點是批量生產成本低。目前生產量較大,數(shù)據(jù)不詳。

還有一些應用程序需要更改。

()是一種一次性可編程存儲器。 當這些存儲器出廠時,內部沒有任何數(shù)據(jù)。 用戶可以使用專用編程器寫入自己的數(shù)據(jù),但只能寫入一次。 寫入后,其內容不可更改。 它通常用于在 NXP 生產的控制器芯片中存儲密鑰。

EPROM

EPROM(ROM)是一種可重寫存儲器,解決了PROM芯片只能寫入一次的問題。 這些存儲器利用紫外線照射芯片內部來擦除數(shù)據(jù),擦除和寫入需要專用設備。 現(xiàn)在這種存儲基本上已經被淘汰和替代了。

(ROM) 是一種電可擦除存儲器。 可以反復擦除和寫入。 其擦除和寫入由電路直接控制,無需使用外部器件進行擦除和寫入。 并且可以以字節(jié)為單位修改數(shù)據(jù),而無需擦除整個芯片。 目前使用的主要ROM芯片都是這兩種。

閃存

FLASH存儲器也叫閃速存儲器,也是可擦寫存儲器,有的書將FLASH存儲器稱為FLASH

ROM,但其容量通常比ROM大得多,并且擦除時通常以多個字節(jié)為單位。 例如,有些FLASH存儲器采用4096字節(jié)作為一個磁道,最小擦除單位是一個磁道。 根據(jù)存儲單元電路的不同,F(xiàn)LASH存儲器分為和,見表格及特性比較。

NOR和NAND的共同點是在寫入數(shù)據(jù)之前需要進行擦除操作,而擦除操作通常是基于“扇區(qū)/塊”

位。 NOR和NAND的特性差異主要在于內部“地址/數(shù)據(jù)線”是否分開。

由于NOR的地址線和數(shù)據(jù)線是分離的,因此可以按“字節(jié)”讀寫數(shù)據(jù),滿足CPU的指令解調和執(zhí)行要求。

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所以如果一條代碼指令存儲在NOR上,CPU就給NOR一個地址,NOR就可以返回一個數(shù)據(jù)給CPU

CPU執(zhí)行,中間不需要額外的處理操作。

并且由于NAND的數(shù)據(jù)線和地址線是共享的,所以只能按照“塊”來讀寫數(shù)據(jù)。 如果代碼指令存儲在NAND上,

CPU給出NAND地址后,未能直接返回該地址處的數(shù)據(jù),因此不滿足指令解調要求。 表和特性比較中的最后一項“是否支持XIP”描述了這些立即執(zhí)行特性()。

如果代碼存儲在NAND上,則可以將其加載到RAM內存中,然后由CPU執(zhí)行。所以從功能上來說

認為NOR是一種斷電后不丟失數(shù)據(jù)的RAM,但其擦除單元與RAM不同,且讀寫速度比RAM高。

內存速度要慢得多。

另外,F(xiàn)LASH的擦除次數(shù)是有限的(目前一般在10萬次左右),當其使用接近壽命終點時,

可能會出現(xiàn)寫操作失敗的情況。由于NAND一般是整塊擦除和寫入,如果塊中的一位失敗,則整個塊都會失敗,這稱為

稱為壞塊,但由于擦除過程復雜,所以NOR塊較少,整體壽命較長。 因為可能存在壞塊,

因此,F(xiàn)LASH存儲器需要“檢測/糾錯(EDC/ECC)”算法來保證數(shù)據(jù)的正確性。

由于兩種FLASH存儲器特性的差異,通常用于代碼存儲場合,例如嵌入式控制器

內部程序存儲空間。NAND FLASH通常用于大數(shù)據(jù)存儲的場合,包括SD卡、U盤等

而固態(tài)硬盤等,都是類型。

資料:【野火】庫開發(fā)實用手冊

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