三、内存
在电子领域中,我们经常提到RAM、SRAM、DRAM、SDRAM、DDR、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、NAND FLASH、NOR FLASH等,它们都是常见的存储类型,但是却在结构、功能和应用场景上存在着显著的差异。有些朋友可能不太能区分,今天我们就来依次介绍一下。
1 定义与特点
1.1 RAM
定义:RAM(Random Access Memory)即随机存取存储器,是一种用于存储数据和程序指令的计算机硬件。
特点:RAM中的数据在断电后会立即消失,因此它通常被用作临时存储区域,以加快数据的读取和写入速度。RAM有多种类型,其中最常见的是SRAM(静态随机存取存储器)和DRAM(动态随机存取存储器)。
1.1.1 SRAM
定义:SRAM(Static Random Access Memory)即静态随机存取存储器。
特点:
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SRAM的每个存储单元由一个触发器(基于晶体管的电路)组成,用于存储数据位。
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SRAM使用晶体管存储信息,不使用电容器,因此不需要定期刷新来保持数据。所以比较稳定。
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SRAM提供更快的读写速度,但功耗较高,成本也较昂贵。
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SRAM通常用于高速缓存(Cache)等对速度要求极高的场景。
1.1.2 DRAM
定义:DRAM(Dynamic Random Access Memory)即动态随机存取存储器。
特点:
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DRAM的每个存储单元由一个晶体管和一个电容器组成,数据和信息以电容器上的电荷形式存储。由于电容器会失去其数据(电荷),DRAM必须每秒刷新几百次以保持数据。(由于电容会逐渐漏电,DRAM需要定期刷新以保持数据的正确性)
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DRAM是一种体积小、价格较低的RAM类型,是计算机主内存(如台式机、笔记本电脑的内存条)的主要组成部分。
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DRAM的读写速度比SRAM慢,数据寿命较短,但集成度高、成本低、功耗相对较低。
1.1.3 SDRAM
定义:SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)即同步动态随机存取存储器。
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SDRAM内存与CPU的时钟信号同步工作,在每个时钟周期内,CPU都会发出一个时钟信号,
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SDRAM内存会在该时钟信号的上升沿或下降沿响应,以进行数据读取或写入。
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SDRAM需要定期刷新以保持数据的一致性。
常见的SDRAM类型有SDR SDRAM、DDR SDRAM等。其中DDR SDRAM(Double Data Rate SDRAM)即双倍数据速率同步动态随机存取存储器,其数据传输速率是SDR SDRAM的两倍。 SDRAM是在DRAM基础上发展而来,现在广泛应用于现代计算机的主存储器。
1.1.4 DDR
定义:DDR(Double Data Rate )即双倍数据速率,是一种用于提高SDRAM数据传输速率的技术。
特点:
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DDR允许在一个时钟周期内传输两次数据(在时钟信号的上升沿和下降沿都进行数据传输),从而实现了数据传输速率的翻倍。
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DDR是在SDRAM基础上发展而来,并且不断发展迭代,如DDR2、DDR3、DDR4、DDR5等,每一代都在速度、容量、功耗等方面有所改进。
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DDR是当前计算机主内存的主流技术。
1.2 ROM
定义:ROM(Read-Only Memory)即只读存储器
特点:
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ROM是一种非易失性存储器,存储内容在断电后不会丢失。
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ROM的存储内容是由制造厂商在芯片生产期间预先编程的,用户无法在使用过程中进行修改。
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ROM通常用于存储固定不变的信息,如启动程序、固件和操作系统的关键部分等。
1.2.1 PROM
定义:PROM(Programmable Read-Only Memory)即可编程只读存储器。
特点:
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PROM允许用户通过特殊编程设备将数据写入存储单元,一旦编程完成,内容变为只读。
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PROM通常用于存储不经常修改的程序代码或数据。
1.2.2 EPROM
定义:EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory)即可擦除可编程只读存储器。
特点:
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EPROM允许用户根据需要多次修改和更新存储在其中的数据。
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EPROM内部由大量的浮栅晶体管组成,每个晶体管可以存储一个比特的信息。
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根据擦除方式的不同,EPROM可以分为紫外线擦除EPROM(UV-EPROM)和电擦除EPROM(EEPROM)等类型。但需要注意的是,通常将EEPROM单独分类,因此这里的EPROM主要指UV-EPROM。
1.2.3 EEPROM
定义:EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)即电可擦除可编程只读存储器。
特点:
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EEPROM允许用户通过电信号进行数据的擦除和写入。
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EEPROM的每个存储单元由一个浮栅晶体管组成,通过向控制栅施加特定的电压脉冲,可以改变浮栅上的电荷量,从而改变晶体管的阈值电压,进而实现数据的存储和擦除。
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EEPROM具有非易失性、可编程性和可靠性等特性,被广泛应用于各种需要存储少量数据的场合。
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EEPROM可以按字节进行修改,使用方便灵活,擦写次数相对有限,常用于存储一些需要经常修改但又不频繁大量更新的配置信息等。
1.2.4 NAND FLASH和NOR FLASH
定义:NAND FLASH和NOR FLASH都是闪存(Flash Memory)的类型,它们都是非易失性存储器,能够在断电后保持数据。
区别:
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结构:NAND FLASH采用串联方式连接存储单元,以页为单位进行读写操作;而NOR FLASH则采用并联方式连接存储单元,以字节为单位进行读写操作。
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性能:NAND FLASH的写入和擦除速度较快,容量较大,但读取速度相对较慢;而NOR FLASH的读取速度较快,但写入和擦除速度相对较慢,容量也较小。
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应用:NAND FLASH通常用于大容量存储应用,如U盘、固态硬盘(SSD)、存储卡等;而NOR FLASH则常用于需要快速读取的场合,如代码存储等。