(轉) 寄存器、RAM、ROM、Flash相關概念區別整理

轉自 http://m.blog.chinaunix.net/uid-30077524-id-5570244.html

文章對這幾個東西講得很清楚，值得收藏。

 

寄存器

寄存器是中央處理器內的組成部份。它跟CPU有關。寄存器是有限存貯容量的高速存貯部件，它們可用來暫存指令、數據和位址。在中央處理器的控制部件中，包含的寄存器有指令寄存器(IR)和程序計數器(PC)。在中央處理器的算術及邏輯部件中，包含的寄存器有累加器(ACC)。

存儲器

存儲器範圍最大，它幾乎涵蓋了全部關於存儲的範疇。你所說的寄存器，內存，都是存儲器裏面的一種。凡有存儲能力的硬件，均可以稱之爲存儲器，這是天然，硬盤更加明顯了，它納入外存儲器行列，因而可知——。

內存

內存既專業名上的內存儲器，它不是個什麼神祕的東西，它也只是存儲器中的滄海一粟，它包涵的範圍也很大，通常分爲只讀存儲器和隨即存儲器，以及最強悍的高速緩衝存儲器（CACHE），只讀存儲器應用普遍，它一般是一塊在硬件上集成的可讀芯片，做用是識別與控制硬件，它的特色是隻可讀取，不能寫入。隨機存儲器的特色是可讀可寫，斷電後一切數據都消失，咱們所說的內存條就是指它了。

CACHE

CACHE是在CPU中速度很是塊，而容量卻很小的一種存儲器，它是計算機存儲器中最強悍的存儲器。因爲技術限制，容量很難提高，通常都不過兆。 

ROM、RAM的區別：

ROM（只讀存儲器或者固化存儲器）

RAM（隨機存取存儲器）

ROM和RAM指的都是半導體存儲器，ROM是Read Only Memory的縮寫，RAM是Random Access Memory的縮寫。ROM在系統中止供電的時候仍然能夠保持數據，而RAM一般都是在掉電以後就丟失數據，典型的RAM就是計算機的內存。 

RAM有兩大類，一種稱爲靜態RAM（Static RAM/SRAM），當數據被存入其中後不會消失。SRAM速度很是快，是目前讀寫最快的存儲設備了。當這個SRAM 單元被賦予0 或者1 的狀態以後，它會保持這個狀態直到下次被賦予新的狀態或者斷電以後纔會更改或者消失。可是存儲1bit 的信息須要4-6 只晶體管。所以它也很是昂貴，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 必須在必定的時間內不停的刷新才能保持其中存儲的數據。DRAM 只要1 只晶體管就能夠實現。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要便宜很 多，計算機內存就是DRAM的。 

DRAM分爲不少種，常見的主要有FPRAM/FastPage、EDORAM、SDRAM、DDR RAM、RDRAM、SGRAM以及WRAM等，這裏介紹其中的一種DDR RAM。DDR RAM（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。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。 

ROM也有不少種，PROM是可編程的ROM，PROM和EPROM（可擦除可編程ROM）二者區別是，PROM是一次性的，也就是軟件灌入後，就沒法修 改了，這種是早期的產品，如今已經不可能使用了，而EPROM是經過紫外光的照射擦出原先的程序，是一種通用的存儲器。另一種EEPROM是經過電子擦出，價格很高，寫入時間很長，寫入很慢。 

最初,把只能讀的存儲器叫作ROM(Read Only Memory),而且掉電後數據不會丟失。因爲不能改寫，於是使用起來很不方便。隨着技術的進步，在ROM中使用一些新技術，就可使它具備能夠編程的功能。比較早的是熔絲型的可編程ROM，因爲是經過熔斷熔絲來編程的，因此這類ROM編程後，就不能再寫了，是一次性的(OTP)。後來又出現了EPROM，是經過紫外線來擦除的，而且經過高壓來編程，這類ROM上面通常有一個透明的石英玻璃窗，看上去挺漂亮的，它就是用來給紫外線照射的。後來又出現了EEPROM，不用紫外線照射就能夠擦除，於是能夠直接在電路中編程。另外還有FLASH ROM，又可分爲NOR FLASH和NAND FLASH。FLASH ROM通常有一個特色，就是寫數據時，能夠將1改成0，而不能將0改成1，於是寫數據前須要擦除，擦除時將全部數據置1。

之因此依然叫作ROM，概括一下，大概有幾個緣由:

①不能像RAM那樣快速的寫；

②可能須要特殊的擦寫電壓；

③可能須要特殊的擦寫時序；

④可能須要在寫以前進行擦除操做；

⑤擦寫次數有限,不像RAM那樣能夠隨意寫而不損壞；

⑥掉電後數據不會丟失；

⑦有些可寫的存儲器只能寫一次(OTP)。

舉個例子，手機軟件通常放在EEPROM中，咱們打電話，有些最後撥打的號碼，暫時是存在SRAM中的，不是立刻寫入經過記錄（通話記錄保存在EEPROM中），由於當時有很重要工做（通話）要作，若是寫入，漫長的等待是讓用戶忍無可忍的。

FLASH存儲器又稱閃存，它結合了ROM和RAM的長處，不只具有電子可擦出可編程（EEPROM）的性能，還不會斷電丟失數據同時能夠快速讀取數據 （NVRAM的優點），U盤和MP3裏用的就是這種存儲器。在過去的20年裏，嵌入式系統一直使用ROM（EPROM）做爲它們的存儲設備，然而近年來 Flash全面代替了ROM（EPROM）在嵌入式系統中的地位，用做存儲Bootloader以及操做系統或者程序代碼或者直接當硬盤使用（U盤）。 

目前Flash主要有兩種NOR Flash和NADN Flash。NOR Flash的讀取和咱們常見的SDRAM的讀取是同樣，用戶能夠直接運行裝載在NOR FLASH裏面的代碼，這樣能夠減小SRAM的容量從而節約了成本。NAND Flash沒有采起內存的隨機讀取技術，它的讀取是以一次讀取一快的形式來進行的，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。 

通常小容量的用NOR Flash，由於其讀取速度快，多用來存儲操做系統等重要信息，而大容量的用NAND FLASH，最多見的NAND FLASH應用是嵌入式系統採用的DOC（Disk On Chip）和咱們一般用的「閃盤」，能夠在線擦除。目前市面上的FLASH 主要來自Intel，AMD，Fujitsu和Toshiba，而生產NAND Flash的主要廠家有Samsung和Toshiba。

NOR Flash  和 NAND Flash 比較 

 

NOR Flash  生產廠商有 Intel和ST， Nand Flash廠商有Hynix，micon，Samsung，Toshiba 和Fujitsu等。 

2006年NAND 將佔據59%的閃存市場份額，NOR的市場份額將降低到41%。而到2009 年時，NAND 的市場份額將上升到65%，NOR的市場份額將進一步下滑到35%。 

Nand主要應用：Compacflash，Secure Digi-tal，Smartmedia，SD，MMC，Xd，PC Card，USB Sticks等。 

NOR的傳輸效率很高，在小容量時具備很高的成本效益，更加安全，不容易出現數據故障，所以，主要應用以代碼存儲爲主，多與運算相關。  

目前，NAND 閃存主要用在數碼相機閃存卡和 MP3 播放機中，這兩個市場的增加很是迅速。而 NOR 芯片主要用在手機和機頂盒中，這兩個市場的增加速度相對較慢。 

 

性能比較 

 

   Flash閃存是非易失存儲器，能夠對稱爲塊的存儲器單元塊進行擦寫和再編程。任何flash器件的寫入操做只能在空或已擦除的單元內進行，因此大多數狀況下，在進行寫入操做以前必須先執行擦除。NAND 器件執行擦除操做是十分簡單的，而NOR則要求在進行擦除前先要將目標塊內全部的位都寫爲0。 

因爲擦除NOR器件時是以64～128KB 的塊進行的，執行一個寫入/擦除操做的時間爲5s，與此相反，擦除NAND器件是以8～32KB的塊進行的，執行相同的操做最多隻須要4ms。 

執行擦除時塊尺寸的不一樣進一步拉大了 NOR 和 NADN 之間的性能差距，統計代表，對於給定的一套寫入操做(尤爲是更新小文件時更多的擦除操做必須在基於NOR的單元中進行。這樣，當選擇存儲解決方案時，設計師必須權衡如下的各項因素。 

 

  ● NOR的讀速度比NAND稍快一些。 

 

  ● NAND的寫入速度比NOR快不少。 

 

  ● NAND的4ms擦除速度遠比NOR的5s快。 

 

  ● 大多數寫入操做須要先進行擦除操做。 

 

  ● NAND的擦除單元更小，相應的擦除電路更少。 

 

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。 

NAND 讀和寫操做採用 512 字節的塊，這一點有點像硬盤管理此類操做，很天然地，基於 NAND 的存儲器就能夠取代硬盤或其餘塊設備。 

 

容量和成本 

 

NAND flash 的單元尺寸幾乎是 NOR 器件的一半，因爲生產過程更爲簡單，NAND 結構能夠在給定的模具尺寸內提供更高的容量，也就相應地下降了價格。

NOR flash佔據了容量爲1～16MB閃存市場的大部分，而NAND flash只是用在8～128MB的產品當中，這也說明NOR主要應用在代碼存儲介質中，NAND適合於數據存儲，NAND 在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC 存儲卡市場上所佔份額最大。 

可靠性和耐用性 

 

採用flahs 介質時一個須要重點考慮的問題是可靠性。對於須要擴展MTBF的系統來講，Flash 是很是合適的存儲方案。

能夠從壽命(耐用性)、位交換和壞塊處理三個方面來比較NOR和NAND的可靠性。 

 

   壽命(耐用性) 

  在NAND 閃存中每一個塊的最大擦寫次數是一百萬次，而NOR的擦寫次數是十萬次。NAND存儲器除了具備10比1的塊擦除週期優點，典型的NAND塊尺寸要比NOR器件小8倍，每一個NAND存儲器塊在給定的時間內的刪除次數要少一些。  

 

   位交換 

 

  全部flash 器件都受位交換現象的困擾。在某些狀況下(不多見，NAND發生的次數要比NOR多)，一個比特位會發生反轉或被報告反轉了。 

一位的變化可能不很明顯，可是若是發生在一個關鍵文件上，這個小小的故障可能致使系統停機。若是隻是報告有問題，多讀幾回就可能解決了。 

固然，若是這個位真的改變了，就必須採用錯誤探測/錯誤更正(EDC/ECC)算法。位反轉的問題更多見於NAND閃存，NAND的供應商建議使用NAND閃存的時候，同時使用EDC/ECC算法。

這個問題對於用 NAND 存儲多媒體信息時倒不是致命的。固然，若是用本地存儲設備來存儲操做系統、配置文件或其餘敏感信息時，必須使用EDC/ECC系統以確保可靠性。 

 

    壞塊處理 

 

NAND器件中的壞塊是隨機分佈的。之前也曾有過消除壞塊的努力，但發現成品率過低，代價過高，根本不划算。 

NAND 器件須要對介質進行初始化掃描以發現壞塊，並將壞塊標記爲不可用。在已製成的器件中，若是經過可靠的方

法不能進行這項處理，將致使高故障率。  

 

 

易於使用 

 

能夠很是直接地使用基於NOR的閃存，能夠像其餘存儲器那樣鏈接，並能夠在上面直接運行代碼。 

因爲須要I/O接口，NAND要複雜得多。各類NAND器件的存取方法因廠家而異。 

在使用NAND器件時，必須先寫入驅動程序，才能繼續執行其餘操做。向NAND 器件寫入信息須要至關的技巧，由於

設計師毫不能向壞塊寫入，這就意味着在NAND器件上自始至終都必須進行虛擬映射。 

 

軟件支持 

 

當討論軟件支持的時候，應該區別基本的讀/寫/擦操做和高一級的用於磁盤仿真和閃存管理算法的軟件，包括性能優化。  

在NOR器件上運行代碼不須要任何的軟件支持，在NAND器件上進行一樣操做時，一般須要驅動程序，也就是內存技術驅動程序(MTD)，NAND和NOR器件在進行寫入和擦除操做時都須要MTD。 

 使用 NOR 器件時所須要的 MTD 要相對少一些，許多廠商都提供用於 NOR 器件的更高級軟件，這其中包括 M-System的TrueFFS驅動，該驅動被Wind River System、Microsoft、QNX Software System、Symbian和Intel等廠商所採用。驅動還用於對DiskOnChip產品進行仿真和NAND閃存的管理，包括糾錯、壞塊處理和損耗平衡。 

ROM和硬盤的區別（電腦硬盤不是ROM，BIOS存在ROM當中）：

只讀內存（Read-Only Memory）就是ROM，它是一塊單獨的內部存儲器，和隨機內存RAM(即平時說的內存)類似，可是隻能讀取，用來存儲和保存永久數據的。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。 

往ROM中注入數據須要另外的編譯器，PC上面是沒有這個功能的。通常在ROM出廠前注入信息，沒有特殊狀況通常不會更改內容，也就是說一般是一生都是一樣的內容。 

在PC中容易誤解的一點就是常常有人把ROM和HardDisk(硬盤)搞混淆，HardDisk是屬於外部存儲器，而ROM是內部存儲器。樣貌 也有很大差異，硬盤是一個立方體狀的東西，而ROM更像一個扁平固定長條狀的東西。硬盤能夠輕易地改寫內容，可是ROM不能夠。並且硬盤的容量比ROM大 得多。 

在PC中ROM內的內容有BIOS程序和機器碼和出廠信息之類的東西。 

而計算機的外部存儲器中採用了相似磁帶的裝置的東東就叫磁盤。軟盤、硬盤、U盤等都是磁盤的一種。