存储器基础
前几天跟同事聊到我们常用的各种存储器，比如硬盘，DDR内存条的一些知识，突然发现大概知道是啥意思，但是说出来又感觉含糊不清，今天咱们一起来梳理一下。
我们将按如下框架来说明：
从计算机的角度来看：
易失性存储器最典型的代表是内存，非易失性存储器的代表则是硬盘。
易失性存储器的特点：掉电丢失数据，但存取数据速度很快。
非易失性存储器的特点：掉电不丢失数据，可用于长期存储数据。
一、易失性存储器
易失性存储器的代表是RAM（Random Access Memory），即随机存储器。
RAM相当于计算机中的内存，是程序运行的临时场所。好比办公室，上班时间有人(临时数据)，下班后就没人了(掉电丢失)。
按照存储结构，RAM又分为两种，一种为DRAM(Dynamic RAM)即动态随机存储器，另一种为SRAM(Static RAM)即静态随机存储器。
1.1、DRAM
电容C存储电荷后，即使地址线被拉低使得Q关断，但电容C依旧会对周围空间释放电荷造成数据丢失，所以需要定期对DRAM构造的存储单元进行刷新操作。
DRAM存储单元结构示意图
DRAM保留数据的时间很短，速度比SRAM慢，不过它比任何的ROM都要快，从价格上来说DRAM相比SRAM要便宜很多，计算机内存就是DRAM。
DRAM又可以分为SDRAM、DDR SDRAM、DDR2 SDRAM、DDR3 SDRAM、DDR4 SRAM和DDR5 SRAM。
SDRAM(SynchronousDRAM)同步动态随机存储器，即数据的读写需要时钟来同步。仅在时钟的上升沿将数据采样并进行存储处理，即一个CLK周期，只采样一次数据。
DDR SRAM相比SDRAM，速度上更快，在时钟的上升沿和下降沿都对数据进行了采样存储处理，即一个CLK周期，采样两次数据，故命名为Double Data Rate SDRAM（DDR SDRAM）。而DDR2，DDR3，DDR4和DDR5则在时钟频率上进行了提升。
1.2、SRAM
该存储单元由T1、T2、T3、T4构成锁存结构来实现数据的保存，无需定期刷新操作。
SRAM存储单元结构示意图
它的速率很快，是目前读写最快的存储设备了，但成本比较高，所以只在要求很苛刻的地方使用，譬如CPU的一级缓冲，二级缓冲。
DRAM和SRAM主要区别
DRAM一般用于主存，SRAM一般用于cache(高速缓存)
DRAM必须定时刷新，运行速度慢，集成度高，发热量小，成本低。
SRAM是访问时间短的片上存储器，DRAM是访问时间长的片外存储器。因此SRAM 比 DRAM 快。
SRAM很贵，而 DRAM 很便宜。
高速缓冲存储器是SRAM的一种应用，而DRAM用于主存储器。
由于使用了大量的晶体管，SRAM的结构很复杂。而DRAM易于设计和实现。
二、非易失性存储器
非易失性存储器种类比较多，分别是ROM、FLASH以及外部大容量存储器。
2.1、ROM（Read-Only Memory）只读存储器
ROM相当于计算机中的硬盘，我们的操作系统就是装在计算机硬盘之中，每次开机后都是启动硬盘中的程序。
ROM好比是住房，是我们真正的的容身之所(程序本身或者常量、固定数据等，掉电非易失)。
ROM分类：
MASKROM：真正意义上的只读存储器，一次性由厂家用特殊工艺固化，用户无法修改。
EEPROM：可实现重复擦写，直接用电路控制，不需要专门的设备来进行擦写。且操作单位为字节，并不需要操作整个芯片。目前已是主流。
2.2、FLASH
FLASH存储器又称闪存，它结合了ROM和RAM的长处，不仅具备电子可擦除可编程(EEPROM)的性能，还不会断电丢失数据，同时可以快速读取数据其存储特性，相当于硬盘。U盘和MP3里用的就是这种存储器。
近些年来，在嵌入式系统中，FLASH用作存储Bootloader，操作系统，程序代码或者直接当硬盘使用。
FLASH分类：
NOR FLASH得益于地址线和数据线分开，可以以“字节”读写数据，所以允许程序直接在上面运行。NOR一般只用来存储少量的代码,因为其读取速度快，多用来存储操作系统等重要信息；
NOR的特点是无需专门的接口电路、传输效率高，它是属于芯片内执行，不必再把代码读到系统RAM中。
NAND FLASH相当于PC系统中的硬盘，容量大，用于存储安装软件之类的。
NAND Flash是通过物理方法保存数据的，既然是用物理方法就必须得有损耗，所以它的寿命是有限的，写入超过一定次数后就会报废。
NAND FLASH对比NOR FLASH在成本上有很大的优势，但是存在坏块问题(NAND通常是以块为单位进行擦除，块内有一位失效整个块就会失效)。
NAND FLASH要在上面读写数据，外部要加主控和电路设计。
生产厂家主要有：东芝、美光、intel、HYNIX、三星。
2.3、eMMC
eMMC(Embedded Multi Media Card，嵌入式多媒体卡)为MMC协会所订立的， 它的内部是把NAND flash+主控IC封装在一起。
eMMC在物联网广泛应用，一般在移动设备，比如手机，平板电脑，一体工控机等等，总之一些硬件空间紧凑的地方。
eMMC优点是除了可以得到大容量的空间（这一点，只用NAND FLASH多堆叠也可以做到）外，还可以管理NAND （坏块处理，ECC，FFS)等。
eMMC（BGA封装）
eMMC现在主要是eMMC5.1，eMMC5.2，至此后，久未更新。
据说eMMC可能被UFS逐步取代，UFS闪存传输速率远超eMMC闪存，实际未知。
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