【专题1：电子工程师】 之 【2.SoC/MCU常用外存和内存的部署问题】

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1.常见的存储结构

  iRAM、内存1都属于内存，一般称为RAM，内存可以通过C语言指针进行访问。

  iRAM一般是SRAM（静态内存），它集成在了SoC内部；上电之后不用通过软件初始化，上电之后可以是直接把代码放到iRAM中运行。掉电数据会丢失。

  内存1一般是DRAM（动态内存），它是直接接在cpu的地址总线上；上电之后不能直接使用，必须通过软件进行初始化，初始化好之后才可以把代码放到DRAM中运行。掉电数据会丢失。

  iROM、外存2、外存3都属于外存，外存一般被称为flash或是ROM，数据掉电不会丢失。

  iROM一般是nor Flash，它集成在了SoC内部；上电之后不用通过软件初始化，上电之后可以是直接把代码放到iRAM中运行。掉电数据不会丢失。它和iRAM的特性类似，但掉电数据不会丢失。可以通过C语言指针访问。

  外存2和iROM的特性是一样的，只不过它在SoC外面。它直接连到了地址总线上，可以通过C语言指针访问。

  外存3：通过专门的接口和SoC相连，譬如有spi接口的flash、eeprom、台式机硬盘、Nand/inand/U盘/SSD(台式机中固态硬盘)。初始化好之后，可以根据spi接口的时序对其进行读写。

2.常见外存

• NorFlash：因为直接和CPU地址总线相连，并且和内存的访问方式是一样的，速度还行，所以一般用来做启动。
• NandFlash：分为SLC和MLC。SLC价格更贵，容量一般也比较小，但是更稳定，性能更好。而MLC容量可以做得很大，并且价格低，但是不是很稳定，性能不是特别好，使用的时候必须使用校验算法进行校验。
• sd卡/TF卡/MMC卡：手机中使用的sd卡，各自的大小性能等参数有所不同。
• eMMC/ inand/ moviNand：
  (1) eMMC：embeded MMC,也就是嵌入在SoC中的MMC卡，即将一张sd卡做成了一块芯片，然后直接嵌入到了SoC的内部，然后就成了eMMC。另一方面eMMC也是一种国际做eMMC芯片的协议。
  (2) iNand是美国SanDisk公司出产的eMMC。
  (3) moviNand是三星公司出产的eMMC。

3.Nandflash和eMMC/inand/moviNand的区别？

  Nandflash就是一块单纯的flash，而eMMC/inand/moviNand是一块flash + 一个微处理器的集成，在eMMC/inand/moviNand的内部有一块小的CPU，用来管理flash的坏块和访问时的校验。

  使用eMMC/inand/moviNand比使用Nandflash要更简单，因为flash的坏块管理以及校验都不用我们来做。

• oneNand：三星自己出的一套制作eMMC的标准，然后根据自己的这套标准自己生产的eMMC卡，也就是oneNand。
• eSSD:符合eMMC标准的SD卡，也就是将固态硬盘做成芯片，可以将它集成到SOC中。
• SATA硬盘：机械式硬盘，磁存储原理。
• EEPROM:读写速度较快，断电数据不会丢失，读写接口比较简单。

4.ROM和RAM的区别

  RAM是可读可写的随机存储器，随机访问的意思是：对于512M的地址空间，想要访问哪个地址就能立马访问哪个地址。和随机访问相对的是顺序访问，顺序访问：对于512M的地址空间，假如我要访问第100地址的内容，必须把前面的100个地址的内容全部先访问到，然后才能访问第100地址处的内容，也就是说不能随机访问，不能想访问哪个就访问哪个。RAM一般都是用来放数据段的。

  ROM是只读存储器，只读的意思不是真的不能读，而是不能像读RAM那样采用地址进行访问（RAM是采用总线与CPU链接的，给出地址就可以访问，而ROM要按照一定的时序进行访问）ROM主要用来放代码段。

5.存储器的部署

（1）内存
  A、SRAM：静态内存，容量一般比较小，价格高；优点是不需要软件初始化，上电直接就能使用。
  B、DRAM：动态内存，容量大，价格低，缺点就是上电后不能直接使用，需要软件初始化后才能使用。

（2）外存

• NorFlash：特点是容量小，价格高，优点是可以和CPU直接地址总线式相连，CPU上电后，可以不用进行初始化直接上电进行读写操作。所以一般用作启动介质。
• NandFlash(跟硬盘是一样的)：特点是容量大，价格低，但它不是和CPU直接总线式相连，就不能直接总线式访问。并且上电后要先进行初始化才能使用，读写也是按照一定的时序来操作的。

（3）单片机、嵌入式和PC机对存储器的需求

• 单片机：内存需求量小，而且希望开发尽量简单，适合全部的内存都直接使用SRAM。
• 嵌入式系统：内存需求大，而且没有NorFlash等可作为启动介质的东西存在。
• PC机：内存需求量大，而且软件复杂，不在乎DRAM的初始化开销，适合全部使用DRAM。

（4）单片机、嵌入式和PC机的存储器部署

• 单片机：很小容量的NorFlash+很小容量的SRAM。例如STM32等单片机在开发的时候就不需要关注外存和内存的初始化，譬如128KB的flash（iROM）和20KB的内存（iRAM）的stm32芯片比较常见。
• 嵌入式系统：因为NorFlash很贵，所以现在很多的嵌入式系统倾向于不用NorFlash，直接是：外接大容量的Nand+外接大容量的DRAM+SoC内置的SRAM。
• PC机：很小容量的NorFlash(也就是BIOS)+很大容量的硬盘(类似于NandFlash)+大容量的DRAM。

以S5PV210为例：
官方推荐的启动方式：
  外接的大容量的Nand + 外接大容量的DRAM + SOC内置的SRAM（iRAM）+ SOC内置的“Norflash”（iROM）。
  这里打引号的Norflash不一定就是Norflash，只是它和Norflash有一样的特性，可以理解为就是一块Norflash。这块Norflash中就内置了一些代码用于初始化外部Nand，让后将Nand的开头部分代码复制到内部的SRAM中，然后在IRAM中去初始化外部DRAM，然后再将Nand中的启动代码复制到DRAM，最后再使用一个长跳转到DRAM中去运行操作系统。