FPGA中ROM與RAM相關知識總結（五）

  把看到的關於存儲的一些東西整理一下，有些話來自於網友，因此仍是那句話，看到的人要帶着本身的思考去看，記住盡信書不如無書，fighting！！！

  

    1、基本概念

         最熟悉的兩個詞語應該是RAM與ROM，RAM（Random Access Memory）的全名爲隨機存取記憶體，它至關於PC機上的移動存儲，用來存儲和保存數據的。它在任什麼時候候均可以讀寫，RAM一般是做爲操做系統或其餘正在運行程序的臨時存儲介質，它的一切都是最好的，惟一缺點斷電一切東西都沒有了。通常狀況下，如今移動設備也多了，咱們叫它內存，更一般的叫運行內存。還有一個熟悉的詞DDR2或DDR3，後面還會學習到的。

        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），DRAM是經過在電容器中積累電荷來保存數據的存儲元件，電容器中充電狀態是1，放電狀態是0，因爲電容器中的電荷在一點時間後會衰減，因此DRAM須要按期從新寫入數據的Refrash操做，DRAM保留數據的時間很短，速度也比SRAM慢，不過它仍是比任何的ROM都要快，但從價格上來講DRAM相比SRAM要便宜不少，計算機內存就是DRAM的。 DRAM分爲不少種，根據訪問方式和規格的不一樣，分爲不一樣的種類常見的主要有FPRAM/FastPage、EDORAM、SDRAM、DDR RAM、RDRAM、SGRAM以及WRAM等。DDR RAM（Double-Date-Rate RAM）也稱做DDR SDRAM，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。

       最先的爲 FP DRAM，也稱做快頁內存，不過限於其定時刷新的工做原理，因此致使這種內存的數據存取速度並不快。可是這種內存卻意外地成爲了內存發展承上啓下的關鍵因素。由於以後的內存規範，與FP DRAM在工做原理上可謂是很是類似。隨後EDO RAM出如今衆人面前，這種內存也屬於72Pin SIMM內存的範疇，不過因爲有着更大的容量和更先進的尋址方式，因此在486時代很是盛行。這種內存與FP DRAM原理大體相同，可是因爲這種內存簡化了數據訪問的流程，因此在存取速度上要比傳統的DRAM要快上很多。速度雖然緩慢，看到了RAM的重要性，出現了SDRAM。而第一代SDRAM被稱爲SDR SDRAM（Single Data Rate SDRAM）。64bit的帶寬與當時處理器的總線寬度保持一致，這就表示一條SDRAM就可以讓電腦正常運行，這樣大大地下降了內存的購買成本。因爲內存的傳輸信號與處理器外頻同步，因此在傳輸速度上，DIMM標準SDRAM要大幅領先於SIMM內存。SDRAM出世之時恰逢Intel和AMD的主頻大戰，不管是主頻、倍頻和外頻都在不斷進行變化。倍頻和主頻的提高對於內存來講並非問題，真正的問題在於處理器外頻的提升須要SDRAM工做在更高的頻率上。因此SDRAM的頻率也通過了數次升級。從最先的PC66到PC133，從SDRAM頻率的變化就能看出處理器外頻的升級。而在超頻市場中，爲了可以讓處理器外頻達到更高的水平，市面上還出現了PC150、PC166等規格，能夠說SDRAM在頻率上更加靈活，性能也可以知足平臺的需求。DDR SDRAM英文名稱爲Dual Date Rate SDRAM，從字面意思上也能知道，這種內存比第一代的SDR SDRAM多出一倍的傳輸速率。其祕密就在於DDR SDRAM在數據傳輸中同時使用了信號的上升沿和降低沿，這樣在相同的時鐘下，DDR SDRAM的傳輸速率獲得了成倍的提升。

        ROM（Read Only Memory）的全名爲惟讀記憶體，它至關於PC機上的硬盤，用來存儲和保存數據。ROM數據不能隨意更新，可是在任什麼時候候均可以讀取。即便是斷電，ROM也可以保留數據。可是資料一但寫入後只能用特殊方法或根本沒法更改，但這麼久了ROM已經有了很大的發展，再也不是最初的摸樣了。rom最初不能編程，出廠什麼內容就永遠什麼內容，不靈活。後來出現了prom，能夠本身寫入一次，要是寫錯了，只能換一片，自認倒黴。人類文明不斷進步，終於出現了可屢次擦除寫入的EPROM，每次擦除要把芯片拿到紫外線上照一下，想一下你往單片機上下了一個程序以後發現有個地方須要加一句話，爲此你要把單片機放紫外燈下照半小時，而後才能再下一次，這麼折騰一天也改不了幾回。歷史的車輪不斷前進，偉大的EEPROM出現了，拯救了一大批程序員，終於能夠隨意的修改rom中的內容了，這一段話就說出了ROM的發展歷程。

      狹義的EEPROM：這種rom的特色是能夠隨機訪問和修改任何一個字節，能夠往每一個bit中寫入0或者1。這是最傳統的一種EEPROM，掉電後數據不丟失，能夠保存100年，能夠擦寫100w次。具備較高的可靠性，可是電路複雜/成本也高。它的改寫是由高電壓或者由控制端的邏輯電平來完成的。所以目前的EEPROM都是幾十千字節到幾百千字節的，絕少有超過512K的。咱們也就發現了EEPROM的確能夠實現隨意讀寫，EEPROM的全稱是「電可擦除可編程只讀存儲器」，即Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory。可介紹的這兩種都不存在大容量而且也十分昂貴，那咱們平時見到的幾十G的存儲設備是什麼？flash就應運而生了。flash屬於廣義的EEPROM，由於它也是電擦除的rom。可是爲了區別於通常的按字節爲單位的擦寫的EEPROM，咱們都叫它flash。flash作的改進就是擦除時再也不以字節爲單位，而是以塊爲單位，一次簡化了電路，數據密度更高，下降了成本。上M的rom通常都是flash。

     ROM的應用

對數指數、三角函數等常規計算經過寫出真值表，將自變量以地址碼的形式輸至ROM，用ROM表來實現。還有碼制轉換，例如二進制碼轉格雷碼。脈衝序列發生器，僞彩色處理電路，也就是將一幅黑白圖像變成彩色圖像顯示，將灰度圖像對應到red , green , blue三個通道上，最後將三個通道的顏色值合成爲須要顯示的RGB顏色值便可。具體可參考       https://blog.csdn.net/huixingshao/article/details/42706699 。

    接下來講一下flash的分類，flash分爲nor flash和nand flash。nor flash數據線和地址線分開，能夠實現ram同樣的隨機尋址功能，能夠讀取任何一個字節。可是擦除仍要按塊來擦。nand flash一樣是按塊擦除，可是數據線和地址線複用，不能利用地址線隨機尋址。讀取只能按頁來讀取。NOR Flash的讀取，用戶能夠直接運行裝載在NOR FLASH裏面的代碼。NAND Flash沒有采起內存RAM的隨機讀取技術，它的讀取是以一次讀取一塊的形式來進行的，一般是一次讀取512個字節，採用這種技術的Flash比較廉價。用戶不能直接運行NAND Flash上的代碼，所以好多使用NAND Flash的開發板除了使用NAND Flah之外，還做上了一塊小的NOR Flash來運行啓動代碼。nandflash引腳上覆用，所以讀取速度比nor flash慢一點，可是擦除和寫入速度比nor flash快不少。nand flash內部電路更簡單，所以數據密度大，體積小，成本也低。所以大容量的flash都是nand型的。小容量的2～12M的flash可能是nor型的。nor flash能夠進行字節尋址，因此程序能夠在nor flash中運行。嵌入式系統多用一個小容量的nor flash存儲引導代碼，用一個大容量的nand flash存放文件系統和內核。