一文读懂RAM、ROM、SRAM、DRAM、SDRAM等内存概念

ROM和RAM指的都是半导体存储器
ROM在系统停止供电的时候仍然可以保持数据
RAM通常都是在掉电之后就丢失数据，典型的就是计算机的内存。
一、ROM也有很多种：PROM（可编程的ROM）、EPROM（可擦除可编程ROM）、EEPROM

1、PROM是一次性的，早期的产品，现在已经不可能使用了;

2、EPROM是通过紫外光的照射擦出原先的程序，是一种通用的存储器;

3、EEPROM是通过电子擦出，价格很高，写入时间很长，写入很慢; 

 举个例子，手机软件一般放在EEPROM中，我们打电话，有些最后拨打的号码，暂时是存在SRAM中的，不是马上写入通讯记录（通话记录保存在EEPROM中），因为当时有很重要工作（通话）要做，如果写入，漫长的等待是让用户忍无可忍的。

二、RAM有两大类：静态RAM(StaticRAM/SRAM）和动态RAM(Dynamic RAM/DRAM）

1、SRAM

• 不需要刷新电路，掉电丢失数据，而且一般不是行列地址复用的。
• 集成度比较低，不适合做容量大的内存，一般是用在处理器的缓存里面。像S3C2440的ARM9处理器里面就有4K的SRAM用来做CPU启动时用的；
• SRAM内部采用的是双稳态电路的形式来存储数据；
• 制造相同容量的SRAM比DRAM的成本高的多；
• 因此目前SRAM基本上只用于CPU内部的一级缓存以及内置的二级缓存。仅有少量的网络服务器以及路由器上能够使用SRAM。

2、DRAM

• 掉电丢失数据。每隔一段时间就要刷新一次数据，才能保存数据。而且是行列地址复用的，许多都有页模式。DRAM利用MOS管的栅电容上的电荷来存储信息，一旦掉电信息会全部的丢失，由于栅极会漏电，所以每隔一定的时间就需要一个刷新机构给这些栅电容补充电荷，并且每读出一次数据之后也需要补充电荷，这个就叫动态刷新，所以称其为动态随机存储器。由于它只使用一个MOS管来存信息，所以集成度可以很高，容量能够做的很大。SDRAM比它多了一个与CPU时钟同步。
• DRAM保留数据的时间很短，速度也比SRAM慢，不过它还是比任何的ROM都要快；
• 从价格上来说DRAM相比SRAM要便宜很多，计算机内存就是DRAM的；
• DRAM分为很多种，常见的主要有FPRAM/FastPage、EDORAM、SDRAM、DDR RAM、RDRAM、SGRAM以及WRAM等，这里介绍其中的一种DDR RAM。
• 一个DRAM的存储单元存储的是0还是1取决于电容是否有电荷，有电荷代表1，无电荷代表0。但时间一长，代表1的电容会放电，代表0的电容会吸收电荷，这就是数据丢失的原因；刷新操作定期对电容进行检查，若电量大于满电量的1／2，则认为其代表1，并把电容充满电；若电量小于1／2，则认为其代表0，并把电容放电，藉此来保持数据的连续性。

2.1、DDR RAM(Data-Rate RAM）也称作DDR SDRAM

• 这种改进型的RAM和SDRAM是基本一样的，不同之处在于它可以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。在很多高端的显卡上，也配备了高速DDR RAM来提高带宽，这可以大幅度提高3D加速卡的像素渲染能力。

2.2、SDRAM（Synchronous DRAM，同步动态随机存储器）

• 即数据的读写需要时钟来同步。
• 其存储单元不是按线性排列的，是分页的。
• DRAM和SDRAM由于实现工艺问题，容量较SRAM大。但是读写速度不如SRAM。
• 一般的嵌入式产品里面的内存都是用的SDRAM。

三、Flash（闪存）

• 它结合了ROM和RAM的长处，不仅具备电子可擦除可编程（EEPROM）的性能，还不会断电丢失数据同时可以快速读取数据（NVRAM的优势），U盘和MP3里用的就是这种存储器。
• 在过去的20年里，嵌入式系统一直使用ROM（EPROM）作为它们的存储设备，然而近年来Flash全面代替了ROM（EPROM）在嵌入式系统中的地位，它用作存储Bootloader以及操作系统或者程序代码，或者直接当硬盘使用（U盘）。
• 采用的并行接口，有独立的地址线和数据线，性能特点更像内存，是芯片内执行(XIP， eXecute In Place)，这样应用程序可以直接在flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。
• NAND采用的是串行的接口，地址线和数据线是共用的I/O线，类似电脑硬盘。CPU从里面读取数据的速度很慢，所以一般用NAND做闪存的话就必须把NAND里面的数据先读到内存里面，然后CPU才能够执行。无法寻址和直接运行程序，只能存储数据。另外NAND FLASH非常容易出现坏区，所以需要有校验的算法。
• NOR Flash：用户可以直接运行装载在NOR FLASH里面的代码

目前Flash主要有NOR Flash和NADN Flash

1、类型

分为NOR（或非）、 NAND（与非）

2、接口理解

NOR（或非）----地址、数据总线分开；

NAND（与非）----地址、数据总线共用。

3、读写单位：

NOR（或非）----字节；

NAND（与非）----页

4、组成结构：

NOR（或非）----扇区、字节；

NAND（与非）----块、页；

5、擦除单位：

NOR（或非）----扇区；

NAND（与非）----块；

6、读写擦除速度

NOR的读速度比NAND稍快一些。

NAND的写入/擦除速度比NOR快很多。

flash闪存是非易失存储器，可以对称为块的存储器单元块进行擦写和再编程。任何flash器件的写入操作只能在空或已擦除的单元内进行，所以大多数情况下，在进行写入操作之前必须先执行擦除。NAND器件执行擦除操作是十分简单的，而NOR则要求在进行擦除前先要将目标块内所有的位都写为0。由于擦除NOR器件时是以64～128KB的块进行的，执行一个写入/擦除操作的时间为5s，与此相反，擦除NAND器件是以8～32KB的块进行的，执行相同的操作最多只需要4ms。

NAND的擦除单元更小，相应的擦除电路更少。

(注：NOR FLASH SECTOR擦除时间视品牌、大小不同而不同，比如，4M FLASH，有的SECTOR擦除时间为60ms，而有的需要最大6s。)

7、容量

NOR flash占据了容量为1～16MB闪存市场的大部分

NAND flash只是用在8～128MB的产品当中，这也说明NOR主要应用在代码存储介质中，NAND适合于数据存储

8、可靠性和耐用性:

可以从寿命(耐用性)、位交换和坏块处理三个方面来比较NOR和NAND的可靠性。

A)寿命(耐用性) 

在NAND闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次，而NOR的擦写次数是十万次。

NAND存储器除了具有10比1的块擦除周期优势，典型的NAND块尺寸要比NOR器件小8倍，每个NAND存储器块在给定的时间内的删除次数要少一些。

B)位交换

所有flash器件都受位交换现象的困扰。在某些情况下(很少见，NAND发生的次数要比NOR多)，一个比特(bit)位会发生反转或被报告反转了。

一位的变化可能不很明显，但是如果发生在一个关键文件上，这个小小的故障可能导致系统停机。如果只是报告有问题，多读几次就可能解决了。

当然，如果这个位真的改变了，就必须采用错误探测/错误更正(EDC/ECC)算法。位反转的问题更多见于NAND闪存，NAND的供应商建议使用NAND闪存的时候，同时使用EDC/ECC算法。

这个问题对于用NAND存储多媒体信息时倒不是致命的。当然，如果用本地存储设备来存储操作系统、配置文件或其他敏感信息时，必须使用EDC/ECC系统以确保可靠性。

C)坏块处理

NAND器件需要对介质进行初始化扫描以发现坏块，并将坏块标记为不可用。在已制成的器件中，如果通过可靠的方法不能进行这项处理，将导致高故障率。

9、易于使用:

基于NOR的闪存，可以像其他存储器那样连接，并可以在上面直接运行代码。

由于NANDLFASH需要I/O接口，所以要复杂得多。各种NAND器件的存取方法因厂家而异。

在使用NAND器件时，必须先写入驱动程序，才能继续执行其他操作。向NAND器件写入信息需要相当的技巧，因为设计师绝不能向坏块写入，这就意味着在NAND器件上自始至终都必须进行虚拟映射。

10、软件支持: 

在NOR器件上运行代码不需要任何的软件支持；

在NAND器件上进行执行操作时，通常需要 驱动程序，也就是内存技术驱动程序(MTD)；

NAND和NOR器件在进行写入和擦除操作时都需要MTD。

11、寻址：

NAND每次读取数据时都是指定块地址、页地址、列地址，列地址就是读的页内起始地址，每次都是先将数据读入页缓冲区内，再 由I/O输入地址 在缓冲区内寻址，其实这里列地址，只是指定起始地址的作用。NAND是以页为基本单位 操作的。写入数据也是首先在页面缓冲区内缓冲，数据首先写入这里，再写命令后，再统一写入页内。因此NAND页缓冲区的作用就是，保证芯片的按页的读、写操作，是I/O操作与芯片操作的接口、桥梁，因为数据是从I/O输入的，又是每次一个字节，因此需要缓冲。即使每次改写一个字节，都要重写整个页，因为它只支持页写，而且如果页内有未擦除的部分，则无法编程，在写入前必须保证页是空的。

NOR的 读、写是字节为基本单位操作的，但擦除是以扇区操作的。

综上所述在芯片操作上，NAND要比NOR快很多，因为NAND是页操作的而NOR是字节操作的。

12、应用：
NAND 正是基于这种构造：块、页，无法字节寻址，页读写本身就靠的是内部复杂的串、并行转换 ，因此也没有很多地址引脚，所以其地址、数据线共用，所以容量可以做的很大 。
NOR 是和SRAM一样的可随机存储的，也不需要驱动，因此，其地址就有限，所以容量普遍较小，其实是受限于地址线。

基于以上几点，在工业领域，NOR 用的较多，特别是程序存储，少量数据存储等。
在消费领域，大量数据存储，NAND较多。

Flash ROM是利用浮置栅上的电容存储电荷来保存信息，因为浮置栅不会漏电，所以断电后信息仍然可以保存。也由于其机构简单所以集成度可以做的很高，容量可以很大。Flash rom写入前需要用电进行擦除，而且擦除不同与EEPROM可以以byte(字节)为单位进行，flash rom只能以sector(扇区)为单位进行。不过其写入时可以byte为单位。flash rom主要用于bios，U盘，Mp3等需要大容量且断电不丢数据的设备

存储器局限性

闪存最关键的限制可能是写/擦除周期数有限。

为应对这种限制，可采用固件或文件系统驱动器，对存储器写的次数进行逐次计数。这些软件将动态地重新映射这些块，在扇区间分享写操作。换句话说，万一写操作失败，软件通过写验证和重新映射向未使用的扇区授权写操作。

像RAM一样，闪存可以一个字节或一个字一次进行读或编程，但擦除必须是一次进行一个完整的块，将块中的所有位重新置位为1。这意味着需要花更多时间进行编程。例如，如果将一位（0）写入一个块，要对该块重新编程，就必须完全擦除此块，而不是仅仅重写该位。