ARM嵌入式存儲器及半導體存儲器

ARM嵌入式存儲的結構圖

ARM嵌入式存儲器的描述

一、寄存器

ARM微處理器共有37個32位寄存器，其中31個爲通用寄存器，6個爲狀態寄存器。可是這些寄存器不能被同時訪問，具體哪些寄存器是能夠訪問的，取決ARM處理器的工做狀態及具體的運行模式。但在任什麼時候候，通用寄存器R14~R0、程序計數器PC、一個狀態寄存器都是可訪問的。

二、Cache

Cache 的英文原意是 ' 儲藏 ' ，它通常使用 SRAM 製造，它與 CPU 之間交換數據的速度高於 DRAM ，因此被稱做 ' 高速緩衝存儲器 ' ，簡稱爲 ' 高速緩存 ' 。因爲 CPU 的信息處理速度經常超過其它部件的信息傳遞速度，因此使用通常的 DRAM 來做爲信息存儲器經常使 CPU 處於等待狀態，形成資源的浪費。 Cache 就是爲了 解決 這個問題而誕生的。在操做 系統 啓動之後，CPU 就把 DRAM 中常常被調用的一些系統信息暫時儲存在 Cache 裏面，之後當 CPU 須要調用這些信息時，首先到 Cache 裏去找，若是找到了，就直接從 Cache 裏讀取，這樣利用 Cache 的高速性能就能夠節省不少時間。大多數 CPU 在自身中集成了必定量的 Cache ，通常被稱做 ' 一級緩存 ' 或 ' 內置 Cache' 。這部分存儲器與 CPU 的信息交換速度是最快的，但容量較小。大多數主板上也集成了 Cache ，通常被稱做 ' 二級緩存 ' 或 ' 外置 Cache' ，比內置 Cache 容量大些，通常可達到 256K ，如今有的主板已經使用了 512K ～ 2M 的高速緩存。在最新的 Pentium 二代 CPU 內部，已經集成了一級緩存和二級緩存，那時主板上的 Cache 就只能叫做 ' 三級緩存 ' 了。

三、SRAM & DRAM

SRAM：

靜態隨機存取存儲器（Static Random-Access Memory，SRAM）是隨機存取存儲器的一種。所謂的「靜態」，是指這種存儲器只要保持通電，裏面儲存的數據就能夠恆常保持。相對之下，動態隨機存取存儲器（DRAM）裏面所儲存的數據就須要週期性地更新。然而，當電力供應中止時，SRAM儲存的數據仍是會消失（被稱爲volatile memory），這與在斷電後還能儲存資料的ROM或閃存是不一樣的。

DRAM：

DRAM（Dynamic Random Access Memory）也稱動態隨機存取存儲器，是最爲常見的系統內存。DRAM只能將數據保持很短的時間，原理是利用電容內存儲電荷的多寡來表明一個二進制比特（bit）是1仍是0，每個bit只須要一個晶體管加一個電容。可是電容不可避免的存在漏電現象，若是電荷不足會致使數據出錯，所以電容必須被週期性的刷新，這也是DRAM的一大特色。因爲這種須要定時刷新的特性，所以被稱爲「動態」存儲器。相對來講，「靜態」存儲器（SRAM）只要存入數據後，縱使不刷新也不會丟失記憶。

比較：

RAM\PROPERTY	SRAM	DRAM
特性	只要保持通電，儲存的數據就能夠恆常保持	所儲存的數據就須要週期性地更新
讀寫速度	很是快	相比SRAM較慢
用途	CPU 內部的一級緩存以及內置的二級緩存	內存條
存儲信息	觸發器	電容
破壞性讀出	否	是
集成度	低	高

四、Flash

Flash閃存是屬於內存器件的一種。閃存則是一種非易失性（ Non-Volatile ）內存，在沒有電流供應的條件下也可以長久地保持數據，其存儲特性至關於硬盤，這項特性正是閃存得以成爲各種便攜型數字設備的存儲介質的基礎。

NOR Flash:

NOR Flash 的特色是芯片內執行（XIP ，execute In Place），這樣應用程序能夠直接在Flash閃存內運行，沒必要再把代碼讀到系統RAM中。NOR 的傳輸效率很高，在1~4MB的小容量時具備很高的成本效益，可是很低的寫入和擦除速度大大影響到它的性能。

NAND Flash：

NAND的結構能提供極高的單元密度，能夠達到高存儲密度，而且寫入和擦除的速度也很快。應用NAND的困難在於Flash的管理須要特殊的系統接口。一般讀取NOR的速度比NAND稍快一些，而NAND的寫入速度比NOR快不少。

比較：

Flash/Property	NOR Flash	NAND Flash
性能	讀速度稍快	寫入速度快得多
接口差異	NOR flash帶有SRAM接口，有足夠的地址引腳來尋址，能夠很容易地存取其內部的每個字節。	NAND器件使用複雜的I/O口來串行地存取數據，各個產品或廠商的方法可能各不相同。8個引腳用來傳送控制、地址和數據信息。
用途	NOR主要應用在代碼存儲介質，常做爲容量爲1～16MB閃存。	NAND適合於數據存儲，容量常爲8～128MB

五、其餘的非易失存儲器

 

半導體存儲器的發展歷史

ROM和RAM指的都是半導體存儲器。ROM的本義是Read Only Memory的意思，也就是說這種存儲器只能讀，不能寫。而RAM是Random Access Memory的縮寫。這個詞的由來是由於早期的計算機曾經使用磁鼓做爲內存，而磁鼓和磁帶都是典型的順序讀寫設備。RAM則能夠隨機讀寫，所以得名。

只讀存儲器（ROM）

ROM有不少種類，適合不一樣的使用須要。常見的有：

Mask-ROM

這種ROM的數據是在生產的時候寫入的，實際上它很象CD光盤的原理，在半導體的光刻工藝過程當中寫入了數據狀態。這中ROM的數據是不可能丟失的，並且它的成本很是低。在不須要數據更新的設備中，Mask-ROM被很是普遍的使用。可是它徹底不能擦寫的特色，使得它在計算設備中不那麼受歡迎。好比在掌上電腦中，我知道的只有Handspring生產的Visor系列的Palm OS PDA，和SONY生產的低端Clie SL-10使用了這種ROM。

FLROM（Fusible Link ROM）

在芯片生產商處寫入數據，有的時候不那麼靈活，還會有保密問題。因此還有一種叫作Fusible Link的ROM。這種ROM在內部使用了一種能夠熔斷的連線，設備製造商能夠用高電壓寫入數據，數據寫入以後，內部的部分連線就熔斷了，數據就永久保持在內部，和Mask ROM同樣了。這種一次性寫入的ROM也稱爲PROM，不太經常使用。

EPROM（Erasible Programmable ROM）

這是一種能夠屢次寫入的ROM了。由於能夠屢次寫入，因此叫作Programmable。EPROM的寫入須要專門的設備，而數據的擦除則須要把ROM上的 保護標籤取下，把內部芯片暴露在紫外光的照射下一段時間。實際上這種ROM稱爲Programmable至關勉強，由於寫入電路是專用的，一般不會集成在 計算設備之中，因此它一般作成不常更新，並且是插拔方式的。當須要更新的時候，取下來放入專用的寫入設備改寫。早期的某些電腦主板的BIOS，就使用了這種ROM。

EEPROM（E2PROM，Electrically Erasible Programmable ROM）

與EPROM不一樣，E2PROM的擦寫能夠用電路而不是紫外線完成。擦寫的電壓比讀入電壓要高，一般在20V以上，擦寫速度也較EPROM快，在毫秒量級。EEPROM一度使用不少，不過目前被一種改進的ROM—Flash ROM代替了。

Flash ROM（Flash EEPROM）

這是目前最多見的可擦寫ROM了，普遍的用於主板和顯卡聲卡網卡等擴展卡的BIOS存儲上。而如今各類郵票尺寸的半導體存儲卡，包括Compact Flash/CF，Smart Media/SM，Security Digital/SD，Multimedia Card/MMC，Memory Stick/MS，以及FUJI新出的標準vCard，還有各類鑰匙鏈大小的USB移動硬盤/USB Drive/優盤，內部用的都是Flash ROM。絕大多數PDA/掌上電腦也用它來存儲操做系統和內置程序。還有數碼相機，數碼攝像機，MD/MP3播放器內部的Fireware（用於存儲DSP/ASIC程序），也大多使用Flash ROM了。與EEPROM相比，Flash ROM有寫入速度快，寫入電壓低的優勢。不過它的成本也是較高的，因此在不少低端設備中，仍然會有廠商使用Mask ROM來下降成本，提升價格競爭力。

隨機存取存儲器（RAM）

RAM有兩大類，一種稱爲靜態RAM（Static RAM/SRAM）。SRAM速度很是快，是目前讀寫最快的存儲設備了，可是它也很是昂貴。因此只在要求很苛刻的地方使用，譬如CPU的一級緩衝，二級緩 衝。另外一種稱爲動態RAM（Dynamic RAM/DRAM），動態RAM的速度比SRAM慢，不過比任何ROM都要快。計算機內存就是DRAM的。 DRAM的種類太多了，沒法一一列舉，這裏只列出最多見的：

DRAM

若是和其它DRAM種類一塊兒說這個名詞，那它指的就是最老式的一代DRAM存儲器，在尋址上沒有做任何優化，速度很慢，只在386之前的電腦上有了。

FPRAM（FastPage RAM）

快頁內存，以頁面方式讀取數據，比DRAM快，486上用過。

EDORAM（Extended Data Output RAM）

這是比快頁內存更快的一種讀取方式，普遍見於486和早期Pentium時代的電腦，PC上使用的EDO RAM一般是72針腳單面的，如今你還能夠在比較老的一些電腦中找到它們。在PDA/掌上電腦中，這種EDO內存還在普遍使用着。

SDRAM（Sychronous DRAM）

同步內存。早期的PC內存的時鐘和CPU外部時鐘不是同步的，這就會致使在每次讀寫數據的時候有個協同時間，效率不高，而SDRAM是能夠和CPU的外部時鐘同步運行的，提升讀寫效率。Pentium到Pentium III時代一直是SDRAM主宰着PC，這種168pin雙面針腳的內存條如今仍然廣泛。在低端的顯示卡上也經常使用這種內存。

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

這種改進型的RAM和SDRAM是基本同樣的，不一樣之處在於它能夠在一個時鐘讀寫兩次數據，這樣就使得數據傳輸速度加倍了。這是目前電腦中用得最多的內存，並且它有着成本優點，事實上擊敗了Intel的另一種內存標準－Rambus DRAM。在不少高端的顯卡上，也配備了高速DDR RAM來提升帶寬，這能夠大幅度提升3D加速卡的像素渲染能力。

RDRAM（Rambus DRAM）

這是Intel公司的專利技術，和原來的內存讀寫方式有很大不一樣，它使用了一種高速串行方式，對於連續讀寫的時候很是有利，不過在隨機讀寫的時候相對於DDR RAM的優點不明顯。並且成本高昂，最終在Intel這個巨人的強力推進下也沒有成爲主流，只用在一些高檔的P IV電腦和服務器上。

VRAM（Video RAM）

這是一種雙端口的RAM，雙端口的好處是一端寫入的時候另外一端還能夠在讀出，最多見的應用是用在顯卡上，一端能夠寫入屏幕數據，另一端由RAMDAC（數字/模擬信號轉換器）讀出並轉換成視頻信號輸出到顯示器上。對於使用高分辨率顯示器的平面設計者來講，顯卡上安裝高速的VRAM必不可少。VRAM成本很高。

MDRAM（Multibank Dynamic RAM）

多BANK動態內存，它是MoSys公司開發的一種VRAM（視頻內存），它把內存劃分爲32KB的一個個BANK（存儲庫），這些BANK能夠單獨訪問，每一個儲存庫之間以高於外部的數據速度相互鏈接。其最大特點是具備"高性能、低價位"特性，最大傳輸率高達666MB/S，通常用於高速顯卡。

SGRAM (Synchronous Graphics RAM)

是一個SDRAM的改良型號，成本較低，可是能夠以相似VRAM雙端口的方式工做。Matrox曾經用它來武裝Mystique系列低端顯卡。

WRAM（Windows RAM）

是VRAM的一個簡化型號，Matrox曾經用它來武裝Millennium系列高檔顯卡。 顯存，也被叫作幀緩存，它的做用是用來存儲顯卡芯片處理過或者即將提取的渲染數據。在顯示屏上看到的畫面是由一個個的像素點構成的，而每一個像素點都以4至32甚至64位的數據來控制它的亮度和色彩，這些數據必須經過顯存來保存，再交由顯示芯片和CPU調配，最後把運算結果轉化爲圖形輸出到顯示器上。 做爲顯示卡的重要組成部分，顯存一直隨着顯示芯片的發展而逐步改變着。從早期的EDORAM、MDRAM、SDRAM、SGRAM、VRAM、WRAM等到今天普遍採用的DDR SDRAM顯存經歷了不少代的進步。目前市場中所採用的顯存類型主要有SDRAM，DDR SDRAM，DDR SGRAM三種。

 

 

 

 

 

【參考】：

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