ARM嵌入式存储器及半导体存储器

ARM嵌入式存储的结构图

ARM嵌入式存储器的描述

一、寄存器

ARM微处理器共有37个32位寄存器，其中31个为通用寄存器，6个为状态寄存器。可是这些寄存器不能被同时访问，具体哪些寄存器是能够访问的，取决ARM处理器的工做状态及具体的运行模式。但在任什么时候候，通用寄存器R14~R0、程序计数器PC、一个状态寄存器都是可访问的。

二、Cache

Cache 的英文原意是 ' 储藏 ' ，它通常使用 SRAM 制造，它与 CPU 之间交换数据的速度高于 DRAM ，因此被称做 ' 高速缓冲存储器 ' ，简称为 ' 高速缓存 ' 。因为 CPU 的信息处理速度经常超过其它部件的信息传递速度，因此使用通常的 DRAM 来做为信息存储器经常使 CPU 处于等待状态，形成资源的浪费。 Cache 就是为了 解决 这个问题而诞生的。在操做 系统 启动之后，CPU 就把 DRAM 中常常被调用的一些系统信息暂时储存在 Cache 里面，之后当 CPU 须要调用这些信息时，首先到 Cache 里去找，若是找到了，就直接从 Cache 里读取，这样利用 Cache 的高速性能就能够节省不少时间。大多数 CPU 在自身中集成了必定量的 Cache ，通常被称做 ' 一级缓存 ' 或 ' 内置 Cache' 。这部分存储器与 CPU 的信息交换速度是最快的，但容量较小。大多数主板上也集成了 Cache ，通常被称做 ' 二级缓存 ' 或 ' 外置 Cache' ，比内置 Cache 容量大些，通常可达到 256K ，如今有的主板已经使用了 512K ～ 2M 的高速缓存。在最新的 Pentium 二代 CPU 内部，已经集成了一级缓存和二级缓存，那时主板上的 Cache 就只能叫做 ' 三级缓存 ' 了。

三、SRAM & DRAM

SRAM：

静态随机存取存储器（Static Random-Access Memory，SRAM）是随机存取存储器的一种。所谓的“静态”，是指这种存储器只要保持通电，里面储存的数据就能够恒常保持。相对之下，动态随机存取存储器（DRAM）里面所储存的数据就须要周期性地更新。然而，当电力供应中止时，SRAM储存的数据仍是会消失（被称为volatile memory），这与在断电后还能储存资料的ROM或闪存是不一样的。

DRAM：

DRAM（Dynamic Random Access Memory）也称动态随机存取存储器，是最为常见的系统内存。DRAM只能将数据保持很短的时间，原理是利用电容内存储电荷的多寡来表明一个二进制比特（bit）是1仍是0，每个bit只须要一个晶体管加一个电容。可是电容不可避免的存在漏电现象，若是电荷不足会致使数据出错，所以电容必须被周期性的刷新，这也是DRAM的一大特色。因为这种须要定时刷新的特性，所以被称为“动态”存储器。相对来讲，“静态”存储器（SRAM）只要存入数据后，纵使不刷新也不会丢失记忆。

比较：

RAM\PROPERTY	SRAM	DRAM
特性	只要保持通电，储存的数据就能够恒常保持	所储存的数据就须要周期性地更新
读写速度	很是快	相比SRAM较慢
用途	CPU 内部的一级缓存以及内置的二级缓存	内存条
存储信息	触发器	电容
破坏性读出	否	是
集成度	低	高

四、Flash

Flash闪存是属于内存器件的一种。闪存则是一种非易失性（ Non-Volatile ）内存，在没有电流供应的条件下也可以长久地保持数据，其存储特性至关于硬盘，这项特性正是闪存得以成为各种便携型数字设备的存储介质的基础。

NOR Flash:

NOR Flash 的特色是芯片内执行（XIP ，execute In Place），这样应用程序能够直接在Flash闪存内运行，没必要再把代码读到系统RAM中。NOR 的传输效率很高，在1~4MB的小容量时具备很高的成本效益，可是很低的写入和擦除速度大大影响到它的性能。

NAND Flash：

NAND的结构能提供极高的单元密度，能够达到高存储密度，而且写入和擦除的速度也很快。应用NAND的困难在于Flash的管理须要特殊的系统接口。一般读取NOR的速度比NAND稍快一些，而NAND的写入速度比NOR快不少。

比较：

Flash/Property	NOR Flash	NAND Flash
性能	读速度稍快	写入速度快得多
接口差异	NOR flash带有SRAM接口，有足够的地址引脚来寻址，能够很容易地存取其内部的每个字节。	NAND器件使用复杂的I/O口来串行地存取数据，各个产品或厂商的方法可能各不相同。8个引脚用来传送控制、地址和数据信息。
用途	NOR主要应用在代码存储介质，常做为容量为1～16MB闪存。	NAND适合于数据存储，容量常为8～128MB

五、其余的非易失存储器

 

半导体存储器的发展历史

ROM和RAM指的都是半导体存储器。ROM的本义是Read Only Memory的意思，也就是说这种存储器只能读，不能写。而RAM是Random Access Memory的缩写。这个词的由来是由于早期的计算机曾经使用磁鼓做为内存，而磁鼓和磁带都是典型的顺序读写设备。RAM则能够随机读写，所以得名。

只读存储器（ROM）

ROM有不少种类，适合不一样的使用须要。常见的有：

Mask-ROM

这种ROM的数据是在生产的时候写入的，实际上它很象CD光盘的原理，在半导体的光刻工艺过程当中写入了数据状态。这中ROM的数据是不可能丢失的，并且它的成本很是低。在不须要数据更新的设备中，Mask-ROM被很是普遍的使用。可是它彻底不能擦写的特色，使得它在计算设备中不那么受欢迎。好比在掌上电脑中，我知道的只有Handspring生产的Visor系列的Palm OS PDA，和SONY生产的低端Clie SL-10使用了这种ROM。

FLROM（Fusible Link ROM）

在芯片生产商处写入数据，有的时候不那么灵活，还会有保密问题。因此还有一种叫作Fusible Link的ROM。这种ROM在内部使用了一种能够熔断的连线，设备制造商能够用高电压写入数据，数据写入以后，内部的部分连线就熔断了，数据就永久保持在内部，和Mask ROM同样了。这种一次性写入的ROM也称为PROM，不太经常使用。

EPROM（Erasible Programmable ROM）

这是一种能够屡次写入的ROM了。由于能够屡次写入，因此叫作Programmable。EPROM的写入须要专门的设备，而数据的擦除则须要把ROM上的 保护标签取下，把内部芯片暴露在紫外光的照射下一段时间。实际上这种ROM称为Programmable至关勉强，由于写入电路是专用的，一般不会集成在 计算设备之中，因此它一般作成不常更新，并且是插拔方式的。当须要更新的时候，取下来放入专用的写入设备改写。早期的某些电脑主板的BIOS，就使用了这种ROM。

EEPROM（E2PROM，Electrically Erasible Programmable ROM）

与EPROM不一样，E2PROM的擦写能够用电路而不是紫外线完成。擦写的电压比读入电压要高，一般在20V以上，擦写速度也较EPROM快，在毫秒量级。EEPROM一度使用不少，不过目前被一种改进的ROM—Flash ROM代替了。

Flash ROM（Flash EEPROM）

这是目前最多见的可擦写ROM了，普遍的用于主板和显卡声卡网卡等扩展卡的BIOS存储上。而如今各类邮票尺寸的半导体存储卡，包括Compact Flash/CF，Smart Media/SM，Security Digital/SD，Multimedia Card/MMC，Memory Stick/MS，以及FUJI新出的标准vCard，还有各类钥匙链大小的USB移动硬盘/USB Drive/优盘，内部用的都是Flash ROM。绝大多数PDA/掌上电脑也用它来存储操做系统和内置程序。还有数码相机，数码摄像机，MD/MP3播放器内部的Fireware（用于存储DSP/ASIC程序），也大多使用Flash ROM了。与EEPROM相比，Flash ROM有写入速度快，写入电压低的优势。不过它的成本也是较高的，因此在不少低端设备中，仍然会有厂商使用Mask ROM来下降成本，提升价格竞争力。

随机存取存储器（RAM）

RAM有两大类，一种称为静态RAM（Static RAM/SRAM）。SRAM速度很是快，是目前读写最快的存储设备了，可是它也很是昂贵。因此只在要求很苛刻的地方使用，譬如CPU的一级缓冲，二级缓 冲。另外一种称为动态RAM（Dynamic RAM/DRAM），动态RAM的速度比SRAM慢，不过比任何ROM都要快。计算机内存就是DRAM的。 DRAM的种类太多了，没法一一列举，这里只列出最多见的：

DRAM

若是和其它DRAM种类一块儿说这个名词，那它指的就是最老式的一代DRAM存储器，在寻址上没有做任何优化，速度很慢，只在386之前的电脑上有了。

FPRAM（FastPage RAM）

快页内存，以页面方式读取数据，比DRAM快，486上用过。

EDORAM（Extended Data Output RAM）

这是比快页内存更快的一种读取方式，普遍见于486和早期Pentium时代的电脑，PC上使用的EDO RAM一般是72针脚单面的，如今你还能够在比较老的一些电脑中找到它们。在PDA/掌上电脑中，这种EDO内存还在普遍使用着。

SDRAM（Sychronous DRAM）

同步内存。早期的PC内存的时钟和CPU外部时钟不是同步的，这就会致使在每次读写数据的时候有个协同时间，效率不高，而SDRAM是能够和CPU的外部时钟同步运行的，提升读写效率。Pentium到Pentium III时代一直是SDRAM主宰着PC，这种168pin双面针脚的内存条如今仍然广泛。在低端的显示卡上也经常使用这种内存。

DDR RAM（DDR SDRAM，Double Date-Rate RAM）

这种改进型的RAM和SDRAM是基本同样的，不一样之处在于它能够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，并且它有着成本优点，事实上击败了Intel的另一种内存标准－Rambus DRAM。在不少高端的显卡上，也配备了高速DDR RAM来提升带宽，这能够大幅度提升3D加速卡的像素渲染能力。

RDRAM（Rambus DRAM）

这是Intel公司的专利技术，和原来的内存读写方式有很大不一样，它使用了一种高速串行方式，对于连续读写的时候很是有利，不过在随机读写的时候相对于DDR RAM的优点不明显。并且成本高昂，最终在Intel这个巨人的强力推进下也没有成为主流，只用在一些高档的P IV电脑和服务器上。

VRAM（Video RAM）

这是一种双端口的RAM，双端口的好处是一端写入的时候另外一端还能够在读出，最多见的应用是用在显卡上，一端能够写入屏幕数据，另一端由RAMDAC（数字/模拟信号转换器）读出并转换成视频信号输出到显示器上。对于使用高分辨率显示器的平面设计者来讲，显卡上安装高速的VRAM必不可少。VRAM成本很高。

MDRAM（Multibank Dynamic RAM）

多BANK动态内存，它是MoSys公司开发的一种VRAM（视频内存），它把内存划分为32KB的一个个BANK（存储库），这些BANK能够单独访问，每一个储存库之间以高于外部的数据速度相互链接。其最大特点是具备"高性能、低价位"特性，最大传输率高达666MB/S，通常用于高速显卡。

SGRAM (Synchronous Graphics RAM)

是一个SDRAM的改良型号，成本较低，可是能够以相似VRAM双端口的方式工做。Matrox曾经用它来武装Mystique系列低端显卡。

WRAM（Windows RAM）

是VRAM的一个简化型号，Matrox曾经用它来武装Millennium系列高档显卡。 显存，也被叫作帧缓存，它的做用是用来存储显卡芯片处理过或者即将提取的渲染数据。在显示屏上看到的画面是由一个个的像素点构成的，而每一个像素点都以4至32甚至64位的数据来控制它的亮度和色彩，这些数据必须经过显存来保存，再交由显示芯片和CPU调配，最后把运算结果转化为图形输出到显示器上。 做为显示卡的重要组成部分，显存一直随着显示芯片的发展而逐步改变着。从早期的EDORAM、MDRAM、SDRAM、SGRAM、VRAM、WRAM等到今天普遍采用的DDR SDRAM显存经历了不少代的进步。目前市场中所采用的显存类型主要有SDRAM，DDR SDRAM，DDR SGRAM三种。

 

 

 

 

 

【参考】：

http://www.baike.com/wiki/DRAM

http://www.baike.com/wiki/RAM

https://blog.csdn.net/ldld1717/article/details/50557129

https://blog.csdn.net/sandeldeng/article/details/52954781

https://blog.csdn.net/wolinxuebin/article/details/7391287

https://blog.csdn.net/calmevtime/article/details/6177456

https://zhidao.baidu.com/question/2120020706294858187.html

https://baike.baidu.com/item/FLASH%E9%97%AA%E5%AD%98/2938794?fr=aladdin

http://www.360doc.com/content/18/0404/15/54188601_742831764.shtml