前幾天跟同事聊到我們常用的各種存儲(chǔ)器，比如硬盤(pán)，DDR內(nèi)存條的一些知識(shí)，突然發(fā)現(xiàn)大概知道是啥意思，但是說(shuō)出來(lái)又感覺(jué)含糊不清，今天咱們一起來(lái)梳理一下。

我們將按如下框架來(lái)說(shuō)明：

從計(jì)算機(jī)的角度來(lái)看：

易失性存儲(chǔ)器最典型的代表是內(nèi)存，非易失性存儲(chǔ)器的代表則是硬盤(pán)。

易失性存儲(chǔ)器的特點(diǎn)：掉電丟失數(shù)據(jù)，但存取數(shù)據(jù)速度很快。

非易失性存儲(chǔ)器的特點(diǎn)：掉電不丟失數(shù)據(jù)，可用于長(zhǎng)期存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

一、易失性存儲(chǔ)器

易失性存儲(chǔ)器的代表是RAM（Random Access Memory），即隨機(jī)存儲(chǔ)器。

RAM相當(dāng)于計(jì)算機(jī)中的內(nèi)存，是程序運(yùn)行的臨時(shí)場(chǎng)所。好比辦公室，上班時(shí)間有人(臨時(shí)數(shù)據(jù))，下班后就沒(méi)人了(掉電丟失)。

按照存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，RAM又分為兩種，一種為DRAM(Dynamic RAM)即動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，另一種為SRAM(Static RAM)即靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器。

1.1、DRAM

電容C存儲(chǔ)電荷后，即使地址線被拉低使得Q關(guān)斷，但電容C依舊會(huì)對(duì)周圍空間釋放電荷造成數(shù)據(jù)丟失，所以需要定期對(duì)DRAM構(gòu)造的存儲(chǔ)單元進(jìn)行刷新操作。

DRAM存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)示意圖

DRAM保留數(shù)據(jù)的時(shí)間很短，速度比SRAM慢，不過(guò)它比任何的ROM都要快，從價(jià)格上來(lái)說(shuō)DRAM相比SRAM要便宜很多，計(jì)算機(jī)內(nèi)存就是DRAM。

DRAM又可以分為SDRAM、DDR SDRAM、DDR2 SDRAM、DDR3 SDRAM、DDR4  SRAM和DDR5 SRAM。

SDRAM(SynchronousDRAM)同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，即數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)需要時(shí)鐘來(lái)同步。僅在時(shí)鐘的上升沿將數(shù)據(jù)采樣并進(jìn)行存儲(chǔ)處理，即一個(gè)CLK周期，只采樣一次數(shù)據(jù)。

DDR SRAM相比SDRAM，速度上更快，在時(shí)鐘的上升沿和下降沿都對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了采樣存儲(chǔ)處理，即一個(gè)CLK周期，采樣兩次數(shù)據(jù)，故命名為Double Data Rate SDRAM（DDR SDRAM）。而DDR2，DDR3，DDR4和DDR5則在時(shí)鐘頻率上進(jìn)行了提升。

1.2、SRAM

該存儲(chǔ)單元由T1、T2、T3、T4構(gòu)成鎖存結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保存，無(wú)需定期刷新操作。

SRAM存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)示意圖

它的速率很快，是目前讀寫(xiě)最快的存儲(chǔ)設(shè)備了，但成本比較高，所以只在要求很苛刻的地方使用，譬如CPU的一級(jí)緩沖，二級(jí)緩沖。

DRAM和SRAM主要區(qū)別

• DRAM一般用于主存，SRAM一般用于cache(高速緩存)

• DRAM必須定時(shí)刷新，運(yùn)行速度慢，集成度高，發(fā)熱量小，成本低。

• SRAM是訪問(wèn)時(shí)間短的片上存儲(chǔ)器，DRAM是訪問(wèn)時(shí)間長(zhǎng)的片外存儲(chǔ)器。因此SRAM 比 DRAM 快。

  
  

• SRAM很貴，而 DRAM 很便宜。

• 高速緩沖存儲(chǔ)器是SRAM的一種應(yīng)用，而DRAM用于主存儲(chǔ)器。

• 由于使用了大量的晶體管，SRAM的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。而DRAM易于設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。

二、非易失性存儲(chǔ)器

非易失性存儲(chǔ)器種類比較多，分別是ROM、FLASH以及外部大容量存儲(chǔ)器。

2.1、ROM（Read-Only Memory）只讀存儲(chǔ)器

ROM相當(dāng)于計(jì)算機(jī)中的硬盤(pán)，我們的操作系統(tǒng)就是裝在計(jì)算機(jī)硬盤(pán)之中，每次開(kāi)機(jī)后都是啟動(dòng)硬盤(pán)中的程序。

ROM好比是住房，是我們真正的的容身之所(程序本身或者常量、固定數(shù)據(jù)等，掉電非易失)。

ROM分類：

MASKROM：真正意義上的只讀存儲(chǔ)器，一次性由廠家用特殊工藝固化，用戶無(wú)法修改。

EEPROM：可實(shí)現(xiàn)重復(fù)擦寫(xiě)，直接用電路控制，不需要專門(mén)的設(shè)備來(lái)進(jìn)行擦寫(xiě)。且操作單位為字節(jié)，并不需要操作整個(gè)芯片。目前已是主流。

2.2、FLASH

FLASH存儲(chǔ)器又稱閃存，它結(jié)合了ROM和RAM的長(zhǎng)處，不僅具備電子可擦除可編程(EEPROM)的性能，還不會(huì)斷電丟失數(shù)據(jù)，同時(shí)可以快速讀取數(shù)據(jù)其存儲(chǔ)特性，相當(dāng)于硬盤(pán)。U盤(pán)和MP3里用的就是這種存儲(chǔ)器。

近些年來(lái)，在嵌入式系統(tǒng)中，F(xiàn)LASH用作存儲(chǔ)Bootloader，操作系統(tǒng)，程序代碼或者直接當(dāng)硬盤(pán)使用。

FLASH分類：

NOR FLASH得益于地址線和數(shù)據(jù)線分開(kāi)，可以以“字節(jié)”讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，所以允許程序直接在上面運(yùn)行。NOR一般只用來(lái)存儲(chǔ)少量的代碼,因?yàn)槠渥x取速度快，多用來(lái)存儲(chǔ)操作系統(tǒng)等重要信息；

NOR的特點(diǎn)是無(wú)需專門(mén)的接口電路、傳輸效率高，它是屬于芯片內(nèi)執(zhí)行，不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。

NAND FLASH相當(dāng)于PC系統(tǒng)中的硬盤(pán)，容量大，用于存儲(chǔ)安裝軟件之類的。

NAND Flash是通過(guò)物理方法保存數(shù)據(jù)的，既然是用物理方法就必須得有損耗，所以它的壽命是有限的，寫(xiě)入超過(guò)一定次數(shù)后就會(huì)報(bào)廢。

NAND FLASH對(duì)比NOR FLASH在成本上有很大的優(yōu)勢(shì)，但是存在壞塊問(wèn)題(NAND通常是以塊為單位進(jìn)行擦除，塊內(nèi)有一位失效整個(gè)塊就會(huì)失效)。

NAND FLASH要在上面讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，外部要加主控和電路設(shè)計(jì)。

生產(chǎn)廠家主要有：東芝、美光、intel、HYNIX、三星。

2.3、eMMC

eMMC(Embedded Multi Media Card，嵌入式多媒體卡)為MMC協(xié)會(huì)所訂立的， 它的內(nèi)部是把NAND flash+主控IC封裝在一起。

eMMC在物聯(lián)網(wǎng)廣泛應(yīng)用，一般在移動(dòng)設(shè)備，比如手機(jī)，平板電腦，一體工控機(jī)等等，總之一些硬件空間緊湊的地方。

eMMC優(yōu)點(diǎn)是除了可以得到大容量的空間（這一點(diǎn)，只用NAND FLASH多堆疊也可以做到）外，還可以管理NAND （壞塊處理，ECC，F(xiàn)FS)等。

eMMC（BGA封裝）

eMMC現(xiàn)在主要是eMMC5.1，eMMC5.2，至此后，久未更新。

據(jù)說(shuō)eMMC可能被UFS逐步取代，UFS閃存?zhèn)鬏斔俾蔬h(yuǎn)超eMMC閃存，實(shí)際未知。