ROM、RAM和FLASH

一、ROM

ROM（Read Only Memory)，只读存储器。用来存储和保护数据。

ROM特性：

1. ROM数据不能随意更新，但在任何时候都可以读

2. 掉电可保留数据

ROM分类：

1. PROM：可编程一次性（无法修改的ROM）

2. EPROM： 紫外线可擦除可编程的ROM

3. EEPROM： 电可擦除可编程的ROM

a. 按字节进行删除和重写，所以写入时间很长，写入很慢

b. 可以随机访问和修改任何一个字节

c. 目前的EEPROM都是几十千字节到几百千字节的，绝少有超过512k

二、RAM

RAM（Random Access Memory），随机存取存储器。 是与CPU直接交换数据的内部存储器，也叫内存。

RAM特性：掉电不保存

RAM分类：

1. 静态RAM（static RAM/SRAM）

a. SRAM速度非常快，不需要刷新电路即能保存数据，是目前最快的存储设备

b. 集成度比较低，非常昂贵，多用于一级缓存、二级缓存（L1/L2 Cache）

2. 动态RAM（Dynamic RAM/DRAM）

2.1 DRAM特点

a. DRAM保留数据的时间很短，需要内存刷新电路，每隔一段时间，刷新充电一次，否则数据会消失

b. 速度比SRAM慢，不过它比任何ROM都要快

c. 价格便宜，内存一般都是DRAM

2.2 DRAM分类（有很多种，其中一种是DDR RAM）

a. DDR RAM（Date-Rate RAM）: 这种RAM可以在一个时钟读写两次数据

内存工作原理：

一个DRAM的存储单元存储的是0还是1取决于电容是否有电荷，有电荷代表1，无电荷代表0。

但时间一长，代表1的电容会放电，代表0的电容会吸收电荷，这就是数据丢失的原因；

刷新操作定期对电容进行检查，若电量大于满电量的1／2，则认为其代表1，并把电容充满电；

若电量小于1／2，则认为其代表0，并把电容放电，藉此来保持数据的连续性。

三、Flash

Flash特性：

1. 可擦除可编程，跟EEPROM一样

2. 断电不会丢失

3. 可以快速读取数据

4. Flash跟EEPROM最大的区别是Flash按扇区操作，相对于EEPROM的改进就是擦除时不再以字节为单位，而是以块为单位

Flash有两种：

1. NOR Flash

a. 用户可以直接运行装载在NOR Flash中的代码（主要是因为有XIP技术，片上执行，不像NAND flash得将代码复制到RAM中才可以执行），这样可以减少SRAM的容量从而节约了成本。

b. 地址线和数据线分开，可以实现RAM一样的随机寻址，可以读取任意一个字节

c. 但擦除还是要以块为单位

2. NADN Flash

a. 数据线和地址线复用，不能利用地址线随机寻址。读取只能按页

总而言之，NOR flash和NAND flash比较，NOR可以支持随机访问，支持XIP，NAND不行；NOR容量小，读的比NAND快；NAND的容量较大，虽然读起来也快；NOR 写擦除都很慢，所以一般放代码段，而NAND写和擦除都很快，所以没有这个应用上的限制。

Flash工作原理：

Flash Memory，属于非易失性存储设备(Non-volatile Memory Device)，Flash的内部存储是MOSFET，里面有个悬浮门(Floating Gate)，是真正存储数据的单元。

数据在Flash内存单元中是以电荷(electrical charge) 形式存储的。

存储电荷的多少，取决于图中的外部门（external gate）所被施加的电压，其控制了是向存储单元中冲入电荷还是使其释放电荷。

而数据的表示，以所存储的电荷的电压是否超过一个特定的阈值Vth来表示。

对于数据的表示，单个存储单元中内部所存储电荷的电压，和某个特定的阈值电压Vth，相比，如果大于此Vth值，就是表示1，反之，小于Vth，就表示0；

对于nand Flash的数据的写入1，就是控制External Gate去充电，使得存储的电荷够多，超过阈值Vth，就表示1了。

而对于写入0，就是将其放电，电荷减少到小于Vth，就表示0了