RAM and ROM 介绍

RAM and ROM

RAM

       随机存取存储器（Random Access Memory）

也叫主存，可以与CPU直接交换数据的存储器，它可以随时读写，速度快。

通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储介质。RAM工作时可以随时从任何一个指定的地址写入（存入）或读出（取出）信息。

它与ROM的最大区别是数据的易失性，即一旦断电所存储的数据将随之丢失。RAM在计算机和数字系统中用来暂时存储程序、数据和中间结果。

根据存储单元的工作原理不同， RAM分为静态RAM和动态RAM。

SRAM

       静态随机存储器（Static Random Access Memory）

静态存储单元是在静态触发器的基础上附加门控管而构成的。因此，它是靠触发器的自保功能存储数据的。SRAM存放的信息在不停电的情况下能长时间保留，状态稳定，不需外加刷新电路，从而简化了外部电路设计。但由于SRAM的基本存储电路中所含晶体管较多，故集成度较低，且功耗较大。 [7] 

SRAM特点如下：

●存储原理：由触发器存储数据。 [8] 

●单元结构：六管NMOS或OS构成。 [8] 

●优点：速度快、使用简单、不需刷新、静态功耗极低；常用作Cache。 [8] 

●缺点：元件数多、集成度低、运行功耗大。 [8] 

●常用的SRAM集成芯片：6116（2K×8位），6264（8K×8位），62256（32K×8位），2114（1K×4位）

DRAM

       动态随机存储器（Dynamic Random Access Memory）

       DRAM利用电容存储电荷的原理保存信息，电路简单，集成度高。由于任何电容都存在漏电，因此，当电容存储有电荷时，过一段时间由于电容放电会导致电荷流失，使保存信息丢失。解决的办法是每隔一定时间（一般为2ms）须对DRAM进行读出和再写入，使原处于逻辑电平“l”的电容上所泄放的电荷又得到补充，原处于电平“0”的电容仍保持“0”，这个过程叫DRAM的刷新。

DRAM的刷新操作不同于存储器读/写操作，主要表现在以下几点：

（1）刷新地址由刷新地址计数器产生，不是由地址总线提供。 

（2）DRAM基本存储电路可按行同时刷新，所以刷新只需要行地址，不需要列地址。 

（3）刷新操作时存储器芯片的数据线呈高阻状态，即片内数据线与外部数据线完全隔离。 

DRAM与SRAM相比具有集成度高、功耗低、价格便宜等优点，所以在大容量存储器中普遍采用。DRAM的缺点是需要刷新逻辑电路，且刷新操作时不能进行正常读，写操作。 [7] 

DRAM特点如下：

●存储原理：利用MOS管栅极电容可以存储电荷的原理，需刷新（早期：三管基本单元；之后：单管基本单元）。

●刷新（再生）：为及时补充漏掉的电荷以避免存储的信息丢失，必须定时给栅极电容补充电荷的操作。

●刷新时间：定期进行刷新操作的时间。该时间必须小于栅极电容自然保持信息的时间（小于2ms）。 

●优点： 集成度远高于SRAM、功耗低，价格也低。 [8] 

●缺点：因需刷新而使外围电路复杂；刷新也使存取速度较SRAM慢，所以在计算机中，DRAM常用于作主存储器。

尽管如此，由于DRAM存储单元的结构简单，所用元件少，集成度高，功耗低，所以已成为大容量RAM的主流产品

SDRAM

同步动态随机存取内存（synchronous dynamic random-access memory，简称SDRAM）是有一个同步接口的动态随机存取内存（DRAM）。

通常DRAM是有一个异步接口的，这样它可以随时响应控制输入的变化。

而SDRAM有一个同步接口，在响应控制输入前会等待一个时钟信号，这样就能和计算机的系统总线同步。时钟被用来驱动一个有限状态机，对进入的指令进行管线(Pipeline)操作。这使得SDRAM与没有同步接口的异步DRAM(asynchronous DRAM)相比，可以有一个更复杂的操作模式。

管线意味着芯片可以在处理完之前的指令前，接受一个新的指令。在一个写入的管线中，写入命令在另一个指令执行完之后可以立刻执行，而不需要等待数据写入存储队列的时间。在一个读取的流水线中，需要的数据在读取指令发出之后固定数量的时钟频率后到达，而这个等待的过程可以发出其它附加指令。这种延迟被称为等待时间(Latency)，在为计算机购买内存时是一个很重要的参数。

SDRAM在计算机中被广泛使用，从起初的SDRAM到之后一代的DDR（或称DDR1），然后是DDR2和DDR3进入大众市场，2015年开始DDR4进入消费市场。

DDR

DDR（Double Data Rate）双倍速率

DDR SDRAM=双倍速率同步动态随机存储器，人们习惯称为DDR，其中，SDRAM 是Synchronous Dynamic Random Access Memory的缩写，即同步动态随机存取存储器。而DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的缩写，是双倍速率同步动态随机存储器的意思。DDR内存是在SDRAM内存基础上发展而来的，仍然沿用SDRAM生产体系，因此对于内存厂商而言，只需对制造普通SDRAM的设备稍加改进，即可实现DDR内存的生产，可有效的降低成本。

LPDDR

       （Low Power Double Data Rate）低压双倍速率

ROM

只读存储器（Read-Only Memory，ROM）以非破坏性读出方式工作，只能读出无法写入信息。信息一旦写入后就固定下来，即使切断电源，信息也不会丢失，所以又称为固定存储器。ROM所存数据通常是装入整机前写入的，整机工作过程中只能读出，不像随机存储器能快速方便地改写存储内容。ROM所存数据稳定 ，断电后所存数据也不会改变，并且结构较简单，使用方便，因而常用于存储各种固定程序和数据。

除少数种类的只读存储器（如字符发生器）可通用之外，不同种类的只读存储器功能不同。为便于用户使用和大批量生产，进一步发展出

可编程只读存储器（PROM）

可擦可编程序只读存储器（EPROM）

带电可擦可编程只读存储器（EEPROM）等不同的种类。

快擦除读写存储器（Flash Memory）

ROM应用广泛，诸如Apple II或IBM PC XT/AT等早期个人电脑的开机程序（操作系统）或是其他各种微电脑系统中的轫体（Firmware），所使用的硬件都是ROM。

Flash

NAND Flash、NOR Flash和eMMC是三种不同类型的闪存存储器，属于非易失存储器。

NAND Flash

NAND Flash和NOR Flash都是基于闪存技术的存储器，但它们的结构和读写方式不同。NAND Flash采用了一种串行的读写方式，即每次读写操作都是以页为单位进行的。

NAND Flash适合于需要大容量、高速的存储器场景，例如用于存储照片、音频、视频等大文件的移动设备和嵌入式系统。

       平时使用的SSD就是使用的NAND Flash

NOR Flash

NOR Flash采用了一种并行的读写方式，即可以按字节读写。NOR Flash适合于需要快速读取和执行代码的场景，例如用于存储引导代码、操作系统和小型应用程序等。

NAND Flash和NOR Flash的对比

存储结构：NAND Flash是基于页的存储结构，具有较高的存储密度和较低的成本，适合存储大容量数据，如视频、音频和图像等。而NOR Flash是基于字节的存储结构，具有较快的读取速度和更高的可靠性，适合存储小容量数据，如代码和程序等。

读写方式：NAND Flash的读写方式是以页为单位进行，写入速度比读取速度慢，同时需要整个页擦除才能进行写入操作。而NOR Flash的读写方式是以字节为单位进行，读取速度较快，且可以进行随机读写操作。

价格：由于存储结构和读写方式的不同，NAND Flash的成本较低，适合存储大容量数据，而NOR Flash的成本较高，适合存储小容量数据。

应用领域：NAND Flash适合用于存储大量的媒体数据，如音乐、视频和图片等，而NOR Flash适合用于存储代码和程序等小容量数据。

eMMC

eMMC是一种集成控制器和存储芯片的存储设备，采用了NAND Flash技术。与NAND Flash不同的是，eMMC通常具有较小的存储容量，通常在几十GB或几百GB的级别。eMMC可以作为内置存储器使用，并且由于其内置控制器的作用，可以实现快速的读写操作。因此，eMMC适合于移动设备、嵌入式系统和一些消费电子产品等领域的应用。而与SSD相比，SSD的存储容量可以达到数TB，更适用于需要大容量、高速存储的场景，例如用于企业服务器、工作站、高端游戏电脑等。

EMMC和NAND Flash的主要区别是什么？

NAND Flash需要外部控制器来控制其读写操作，而eMMC则采用内置控制器，可以更加方便地实现读写操作和数据管理。此外，eMMC还可以作为内置存储器使用，由于其内置控制器的作用，可以实现快速的读写操作。