嵌入式常見的存儲器 存儲器是計算機必不可
時間：2024-02-22 來源：華清遠見
少的組成部分，是用來存儲程序代碼和數據的部件，有了存儲器計算機才具有記憶功能。存儲器通常分為內存和外存，內存是電路板上的半導體存儲器件，外存包含硬盤、光盤、U盤、電子盤以及各類存儲卡等等。
對于嵌入式系統的存儲器系統而言，與通用計算機系統的設計方法有所不同，嵌入式微處理器片上也集成了一定數量的存儲器，是構成嵌入式系統硬件的主要組成部分，考查存儲器性能的一些指標主要在于易失性、只讀性、位容量、速度、功耗、可靠性以及價格等等因素。嵌入式存儲器按掉電信息是否保留可以分為以下兩大類，ROM和RAM，圖示如下。
1.非易失性存儲器
在電源關閉后，數據并不會消失；依存儲器內的數據是否能在使用電腦時隨時改寫為標準，又可主要分為二大類產品，即ROM只讀存儲器和Flash閃存存儲器。
1.1.ROM只讀存儲器
是一種只能讀出事先所存的數據的固態半導體存儲器。ROM中所存數據穩定，一旦存儲數據就再也無法將之改變或者刪除，斷電后所存數據也不會消失。其結構簡單，因而常用于存儲各種固化程序和數據。
在單片機中用來存儲程序數據及常量數據或變量數據，凡是c文件及h文件中所有代碼、全局變量、局部變量、const關鍵字修飾的常量數據、startup.asm文件中的代碼（類似ARM中的bootloader或者X86中的BIOS）通通都存儲在ROM中。
最早的ROM主要用于保存計算機的“BIOS”和“韌體”信息，存儲計算機系統的固件和其他需要保持不變的數據。為計算機提供最低級最直接的硬件控制程序，也作為開機時候的引導程序之一。這樣的信息在每次關機之后再開機的時候會用到，所以存在于ROM里。
其次，ROM的工作原理基于半導體存儲技術，常見的ROM芯片由一系列固定的存儲單元組成，每個單元代表一個位（0或1）。這些存儲單元通過使用不同的半導體結構實現了在制造過程中將數據編碼進去的功能；當讀取數據時，電流被傳遞到特定的存儲單元，通過檢測電壓的變化來確定存儲的數據值。按照制造工藝又可分為Mask ROM、PROM（可編程ROM）、EPROM（可擦除可編程ROM）、EEPROM（電可擦除可編程ROM）等。
1.2.Flash閃存存儲器
Flash(快閃或閃存)是由Intel公司于1988年首先推出的是一種可用電快速擦除和編程的非易失性存儲器，與傳統的硬盤存儲器相比，Flash Memory 具有質量輕、能耗低、體積小、抗震能力強等的優點，在嵌入式系統中通常用于存放系統、應用和數據等；Flash從芯片構造工藝上分為Nor Flash和Nand Flash兩大類。
Nor Flash的特點是芯片內執行(XIP )，應用程序可以直接在內存Flash內運行，不必再把代碼讀到系統RAM中。Nor Flash的傳輸效率很高，在1~4MB的小容量時具有很高的成本效益。
Nand Flash的結構能提供極高的單元密度，可以達到高存儲密度，并且寫入和擦除的速度很快;然而其管理和控制比較復雜。
2.易失性存儲器
斷電之后數據就會丟失，用于程序運行時的臨時數據存儲，可以以任意次序對存儲器進行讀寫操作；典型的有SRAM和DRAM。
2.1.SRAM靜態隨機訪問存儲器
SRAM靜態隨機訪問存儲器，所謂的“靜態”，是指這種存儲器只要保持通電，里面儲存的數據就可以恒常保持。具有速度快、功耗大、價格貴、集成度低、不需要刷新、適用于CACHE高速緩存。
它利用晶體管來存儲數據，與DRAM相比，SRAM的速度快，但在相同面積中SRAM的容量要比其他類型的內存小。一個SRAM單元通常由4-6只晶體管組成，當這個SRAM單元被賦予0或者1的狀態之后，它會保持這個狀態直到下次被賦予新的狀態或者斷電之后才會更改或者消失。一般而言，每個基本單元的晶體管數量越少，其占用面積就會越小。由于硅晶圓生產成本相對固定，所以SRAM基本單元面積越小，在芯片上就可制造更多的位元存儲，每個位元存儲的成本就越低。
SRAM的速度相對比較快，且比較省電，但是存儲1bit的信息需要4-6只晶體管，而DRAM只要1只晶體管就可以實現，制造成本可想而知；同時SRAM也有它的缺點，集成度較低，相同容量的DRAM內存可以設計為較小的體積，但是SRAM卻需要很大的體積。同樣面積的硅片可以做出更大容量的DRAM，因此SRAM顯得更貴，一般用小容量SRAM作為更高速CPU和較低速DRAM 之間的緩存。
2.2.DARM動態隨機訪問存儲器
DARM動態隨機訪問存儲器，具有需要刷新、 結構簡單、面積消耗小等特點，適用于制作大容量的存儲芯片。
基其本單元主要由一個晶體管和一個電容組成，是利用MOS管柵極寄生電容存儲信息，電容中有電荷代表“1”，沒有電荷代表“0”，由于電容中的電荷會隨著時間而慢慢泄露，所以需要周期性地進行“充電”，電容的充電、放電、泄漏、補充是一個動態的過程，即動態隨機訪問存儲器；此外為了提高系統的數據吞吐能力，可以采用多種技術提高DRAM系統的性能，包括頁模式、EDO、同步DRAM等。由于DRAM低廉的價格以及不慢的訪問速度，以及構造上的簡單非常有利于大規模的集成，所以現在被廣泛地應用。
