DRAM,SRAM,SDRAM的關系與區別

存儲器類型分析本文為設計類容為存儲器類型分析，大部分資料來源於網絡，經過個人整理形成本文檔，希望對大家有所幫助。-- flyownway
存儲器介紹
       存儲器（Memory）是計算機系統中的記憶設備，用來存放程序和數據。計算機中全部信息，包括輸入的原始數據、計算機程序、中間運行結果和最終運行結果都保存在存儲器中。它根據控制器指定的位置存入和取出信息。有了存儲器，計算機才有記憶功能，才能保證正常工作。

按用途存儲器可分為主存儲器（內存）和輔助存儲器（外存），也有分為外部存儲器和內部存儲器的分類方法。
外存通常是磁性介質或光盤等，能長期保存信息。內存指主板上的存儲部件，用來存放當前正在執行的數據和程序，但僅用於暫時存放程序和數據，關閉電源或斷電，數據會丟失。

構成
構成存儲器的存儲介質，目前主要采用半導體器件和磁性材料。存儲器中最小的存儲單位就是一個雙穩態半導體電路或一個CMOS晶體管或磁性材料的存儲元，它可存儲一個二進制代碼。由若干個存儲元組成一個存儲單元，然后再由許多存儲單元組成一個存儲器。 一個存儲器包含許多存儲單元，每個存儲單元可存放一個字節（按字節編址）。每個存儲單元的位置都有一個編號，即地址，一般用十六進制表示。一個存儲器中所有存儲單元可存放數據的總和稱為它的存儲容量。假設一個存儲器的地址碼由20位二進制數（即5位十六進制數）組成，則可表示2的20次方，即1M個存儲單元地址。每個存儲單元存放一個字節，則該存儲器的存儲容量為1MB。

分類按存儲介質分
半導體存儲器：用半導體器件組成的存儲器。
磁表面存儲器：用磁性材料做成的存儲器。

按存儲方式分        隨機存儲器：任何存儲單元的內容都能被隨機存取，且存取時間和存儲單元的物理位置無關。
        順序存儲器：只能按某種順序來存取，存取時間和存儲單元的物理位置有關。

按存儲器的讀寫功能分        只讀存儲器(ROM)：存儲的內容是固定不變的，只能讀出而不能寫入的半導體存儲器。
        隨機讀寫存儲器(RAM)：既能讀出又能寫入的半導體存儲器。

按信息的可保存性分非永久記憶的存儲器：斷電后信息即消失的存儲器。
永久記憶性存儲器：  斷電后仍能保存信息的存儲器。

按存儲器用途分        根據存儲器在計算機系統中所起的作用，可分為主存儲器、輔助存儲器、高速緩沖存儲器、控制存儲器等。
        為了解決對存儲器要求容量大，速度快，成本低三者之間的矛盾，目前通常采用多級存儲器體系結構，即使用高速緩沖存儲器、主存儲器和外存儲器。
名稱        用途        特點
高速緩沖存儲器        Cache        高速存取指令和數據 存取速度快，但存儲容量小
主存儲器        內存        存放計算機運行期間的大量程序和數據 存取速度較快，存儲容量不大
外存儲器        外存        存放系統程序和大型數據文件及數據庫 存儲容量大，位成本低

功能 
存儲器                                          功能          尋址方式         掉電后             說 明 
隨機存取存儲器（RAM）         讀、寫         隨機尋址         數據丟失         
只讀存儲器（ROM）         讀         隨機尋址         數據不丟失         工作前寫入數據 
閃存（Flash Memory）         讀、寫         隨機尋址         數據不丟失         
先進先出存儲器（FIFO）         讀、寫         順序尋址         數據丟失         
先進后出存儲器（FILO）         讀、寫         順序尋址         數據丟失         


各類存儲器
RAM  
RAM(random access memory，隨機存取存儲器）。存儲單元的內容可按需隨意取出或存入，且存取的速度與存儲單元的位置無關的存儲器。這種存儲器在斷電時將丟失其存儲內容，故主要用於存儲短時間使用的程序。 按照存儲信息的不同，隨機存儲器又分為靜態隨機存儲器（Static RAM，SRAM)和動態隨機存儲器（Dynamic RAM，DRAM)。

SRAMS
RAM（Static RAM，靜態隨機存儲器），不需要刷新電路，數據不會丟失，而且，一般不是行列地址復用的。但是他集成度比較低，不適合做容量大的內存，一般是用在處理器的緩存里面。像S3C2440的ARM9處理器里面就有4K的SRAM用來做CPU啟動時用的。
SRAM其實是一種非常重要的存儲器，它的用途廣泛。SRAM的速度非常快，在快速讀取和刷新時能夠保持數據完整性。SRAM內部采用的是雙穩態電路的形式來存儲數據。所以SRAM的電路結構非常復雜。制造相同容量的SRAM比DRAM的成本高的多。正因為如此，才使其發展受到了限制。因此目前SRAM基本上只用於CPU內部的一級緩存以及內置的二級緩存。僅有少量的網絡服務器以及路由器上能夠使用SRAM。

DRAM
Dynamic RAM，動態隨機存取存儲器，每隔一段時間就要刷新一次數據，才能保存數據。而且是行列地址復用的，許多都有頁模式。SDRAM是其中的一種。

SDRAM
SDRAM（Synchronous DRAM，同步動態隨機存儲器），即數據的讀寫需要時鍾來同步。其存儲單元不是按線性排列的，是分頁的。
DRAM和SDRAM由於實現工藝問題，容量較SRAM大。但是讀寫速度不如SRAM。
一般的嵌入式產品里面的內存都是用的SDRAM。電腦的內存也是用的這種RAM，叫DDR SDRAM，其集成度非常高，因為是動態的，所以必須有刷新電路，每隔一段時間必須得刷新數據。

ROM
Read-Only Memory，只讀存儲器的總稱。
在微機的發展初期，BIOS都存放在ROM（Read Only Memory，只讀存儲器）中。ROM內部的資料是在ROM的制造工序中，在工廠里用特殊的方法被燒錄進去的，其中的內容只能讀不能改，一旦燒錄進去，用戶只能驗證寫入的資料是否正確，不能再作任何修改。如果發現資料有任何錯誤，則只有舍棄不用， 重新訂做一份。ROM是在生產線上生產的，由於成本高，一般只用在大批量應用的場合。

PROM
可編程只讀存儲器，只能寫一次，寫錯了就得報廢，現在用得很少了，好像那些成本比較低的OPT單片機里面用的就是這種存儲器吧。

EPROM　 
EPROM（Erasable Programmable ROM，可擦除可編程ROM）芯片可重復擦除和寫入，解決了PROM芯片只能寫入一次的弊端。
EPROM芯片有一個很明顯的特征，在其正面的陶瓷封裝上，開有一個玻璃窗口，透過該窗口，可以看到其內部的集成電路，紫外線透過該孔照射內部芯片就可以擦除其內的數據，完成芯片擦除的操作要用到EPROM擦除器。
EPROM內資料的寫入要用專用的編程器，並且往芯片中寫內容時必須要加一定的編程電壓（VPP=12—24V，隨不同的芯片型號而定）。EPROM的型號是以27開頭的，如27C020(8*256K)是一片2M Bits容量的EPROM芯片。EPROM芯片在寫入資料后，還要以不透光的貼紙或膠布把窗口封住，以免受到周圍的紫外線照射而使資料受損。 EPROM芯片在空白狀態時（用紫外光線擦除后），內部的每一個存儲單元的數據都為1（高電平）。

EEPROMEEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM，電可擦可編程只讀存儲器)，一種掉電后數據不丟失的存儲芯片。EEPROM是可用戶更改的只讀存儲器，其可通過高於普通電壓的作用來擦除和重編程（重寫），即可以在電腦上或專用設備上擦除已有信息並重新編程。不像EPROM芯片，EEPROM不需從計算機中取出即可修改，是現在用得比較多的存儲器，比如24CXX系列的EEPROM。
在一個EEPROM中，當計算機在使用的時候是可頻繁地重編程的，EEPROM的壽命是一個很重要的設計考慮參數。
EEPROM的一種特殊形式是閃存，其應用通常是個人電腦中的電壓來擦寫和重編程。 
EEPROM一般用於即插即用（Plug & Play），常用在接口卡中，用來存放硬件設置數據，也常用在防止軟件非法拷貝的"硬件鎖"上面。

閃存（Flash）        
閃存(FLASH)是一種非易失性存儲器，即斷電數據也不會丟失。因為閃存不像RAM（隨機存取存儲器）一樣以字節為單位改寫數據，因此不能取代RAM。 　　
閃存卡（Flash Card）是利用閃存（Flash Memory）技術達到存儲電子信息的存儲器，一般應用在數碼相機，掌上電腦，MP3等小型數碼產品中作為存儲介質，所以樣子小巧，有如一張卡片，所以稱之為閃存卡。根據不同的生產廠商和不同的應用，閃存卡大概有U盤、SmartMedia（SM卡）、Compact Flash（CF卡）、MultiMediaCard（MMC卡）、Secure Digital（SD卡）、Memory Stick（記憶棒）、XD-Picture Card（XD卡）和微硬盤（MICRODRIVE）。這些閃存卡雖然外觀、規格不同，但是技術原理都是相同的。

        NAND FLASH和NOR FLASH都是現在用得比較多的非易失性閃存。
設計實現        
采用的並行接口，有獨立的地址線和數據線，性能特點更像內存，是芯片內執行(XIP， eXecute In Place)，這樣應用程序可以直接在flash閃存內運行，不必再把代碼讀到系統RAM中。
        NAND采用的是串行的接口，地址線和數據線是共用的I/O線，類似電腦硬盤。CPU從里面讀取數據的速度很慢，所以一般用NAND做閃存的話就必須把NAND里面的數據先讀到內存里面，然后CPU才能夠執行。但是它的集成度很高，成本很低。還有就是它的擦除速度也的NOR要快。其實NAND型閃存在設計之初確實考慮了與硬盤的兼容性，小數據塊操作速度很慢，而大數據塊速度就很快，這種差異遠比其他存儲介質大的多。這種性能特點非常值得我們留意

性能對比　　flash閃存是非易失存儲器，可以對稱為塊的存儲器單元塊進行擦寫和再編程。任何flash器件的寫入操作只能在空或已擦除的單元內進行，所以大多數情況下，在進行寫入操作之前必須先執行擦除。NAND器件執行擦除操作是十分簡單的，而NOR則要求在進行擦除前先要將目標塊內所有的位都寫為0。
　　由於擦除NOR器件時是以64～128KB的塊進行的，執行一個寫入/擦除操作的時間為5s，與此相反，擦除NAND器件是以8～32KB的塊進行的，執行相同的操作最多只需要4ms。
　　執行擦除時塊尺寸的不同進一步拉大了NOR和NADN之間的性能差距，統計表明，對於給定的一套寫入操作(尤其是更新小文件時更多的擦除操作必須在基於NOR的單元中進行。這樣，當選擇存儲解決方案時，設計師必須權衡以下的各項因素。
　　● NOR的讀速度比NAND稍快一些。
　　● NAND的寫入速度比NOR快很多。
　　● NAND的4ms擦除速度遠比NOR的5s快。
　　● 大多數寫入操作需要先進行擦除操作。
　　● NAND的擦除單元更小，相應的擦除電路更少。

接口差別　　NOR flash帶有SRAM接口，有足夠的地址引腳來尋址，可以很容易地存取其內部的每一個字節。
　　NAND器件使用復雜的I/O口來串行地存取數據，各個產品或廠商的方法可能各不相同。8個引腳用來傳送控制、地址和數據信息。
　　NAND讀和寫操作采用512字節的塊，這一點有點像硬盤管理此類操作，很自然地，基於NAND的存儲器就可以取代硬盤或其他塊設備。

容量和成本　
　NAND flash的單元尺寸幾乎是NOR器件的一半，由於生產過程更為簡單，NAND結構可以在給定的模具尺寸內提供更高的容量，也就相應地降低了價格。
　　NOR flash占據了容量為1～16MB閃存市場的大部分，而NAND flash只是用在8～128MB的產品當中，這也說明NOR主要應用在代碼存儲介質中，NAND適合於數據存儲，NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC存儲卡市場上所占份額最大。

可靠性和耐用性　
　采用flahs介質時一個需要重點考慮的問題是可靠性。對於需要擴展MTBF的系統來說，Flash是非常合適的存儲方案。可以從壽命(耐用性)、位交換和壞塊處理三個方面來比較NOR和NAND的可靠性。
壽命(耐用性)
　　在NAND閃存中每個塊的最大擦寫次數是一百萬次，而NOR的擦寫次數是十萬次。NAND存儲器除了具有10比1的塊擦除周期優勢，典型的NAND塊尺寸要比NOR器件小8倍，每個NAND存儲器塊在給定的時間內的刪除次數要少一些。

位交換　　
所有flash器件都受位交換現象的困擾。在某些情況下(很少見，NAND發生的次數要比NOR多)，一個比特位會發生反轉或被報告反轉了。
　　一位的變化可能不很明顯，但是如果發生在一個關鍵文件上，這個小小的故障可能導致系統停機。如果只是報告有問題，多讀幾次就可能解決了。
　　當然，如果這個位真的改變了，就必須采用錯誤探測/錯誤更正(EDC/ECC)算法。位反轉的問題更多見於NAND閃存，NAND的供應商建議使用NAND閃存的時候，同時使用EDC/ECC算法。
        這個問題對於用NAND存儲多媒體信息時倒不是致命的。當然，如果用本地存儲設備來存儲操作系統、配置文件或其他敏感信息時，必須使用EDC/ECC系統以確保可靠性。

壞塊處理　
　NAND器件中的壞塊是隨機分布的。以前也曾有過消除壞塊的努力，但發現成品率太低，代價太高，根本不划算。
　　NAND器件需要對介質進行初始化掃描以發現壞塊，並將壞塊標記為不可用。在已制成的器件中，如果通過可靠的方法不能進行這項處理，將導致高故障率。 

易於使用　
　可以非常直接地使用基於NOR的閃存，可以像其他存儲器那樣連接，並可以在上面直接運行代碼。
　　由於需要I/O接口，NAND要復雜得多。各種NAND器件的存取方法因廠家而異。
　　在使用NAND器件時，必須先寫入驅動程序，才能繼續執行其他操作。向NAND器件寫入信息需要相當的技巧，因為設計師絕不能向壞塊寫入，這就意味着在NAND器件上自始至終都必須進行虛擬映射。

軟件支持　
　當討論軟件支持的時候，應該區別基本的讀/寫/擦操作和高一級的用於磁盤仿真和閃存管理算法的軟件，包括性能優化。
　　在NOR器件上運行代碼不需要任何的軟件支持，在NAND器件上進行同樣操作時，通常需要驅動程序，也就是內存技術驅動程序(MTD)，NAND和NOR器件在進行寫入和擦除操作時都需要MTD。
　　使用NOR器件時所需要的MTD要相對少一些，許多廠商都提供用於NOR器件的更高級軟件，這其中包括M-System的TrueFFS驅動，該驅動被Wind River System、Microsoft、QNX Software System、Symbian和Intel等廠商所采用。
　　驅動還用於對DiskOnChip產品進行仿真和NAND閃存的管理，包括糾錯、壞塊處理和損耗平衡。

應用環境        
NOR型閃存現在的容量一般在2M左右，比較適合頻繁隨機讀寫的場合，通常用於存儲程序代碼並直接在閃存內運行，手機就是使用NOR型閃存的大戶，所以手機的“內存”容量通常不大。另外用在代碼量小的嵌入式產品方面，可以把LINUX操作系統剪裁到2M以內在其上面直接運行。
        NAND型閃存主要用來存儲資料，我們常用的閃存產品，如閃存盤、數碼存儲卡、U盤、MP3等。另外用在那些要跑大型的操作系統的嵌入式產品上面，比如LINUX啊，WINCE啊。當然也可以把LINUX操作系統剪裁到2M以內在NOR Flash上運行。但是很多時候，一個嵌入式產品里面，操作系統占的存儲空間只是一小部分，大部分都是給用戶跑應用程序的。就像電腦，硬盤都是幾百G，可是WINDOWNS操作系統所占的空間也不過幾G而已。


總結：
簡單地說，在計算機中，RAM 、ROM都是數據存儲器。RAM 是隨機存取存儲器，它的特點是易揮發性，即掉電失憶。ROM 通常指固化存儲器(一次寫入，反復讀取)，它的特點與RAM 相反。
ROM又分一次性固化（PROM）、光擦除（EPROM）和電擦除（EEPROM）重寫幾種類型。舉個例子來說也就是，如果突然停電或者沒有保存就關閉了文件，那么ROM可以隨機保存之前沒有儲存的文件但是RAM會使之前沒有保存的文件消失。
RAM又分為靜態隨機存儲器（SRAM)和動態隨機存儲器（DRAM)。


問與答
問題1：什么是DRAM、SRAM、SDRAM？答：名詞解釋如下DRAM--------動態隨即存取器，需要不斷的刷新，才能保存數據，而且是行列地址復用的，許多都有頁模式SRAM--------靜態的隨機存儲器，加電情況下，不需要刷新，數據不會丟失，而且一般不是行列地址復用的SDRAM-------同步的DRAM，即數據的讀寫需要時鍾來同步
問題2：為什么DRAM要刷新，SRAM則不需要？答：這是由RAM的設計類型決定的，DRAM用了一個T和一個RC電路，導致電容會漏電和緩慢放電，所以需要經常刷新來保存數據
問題3：我們通常所說的內存用的是什么呢？這三個產品跟我們實際使用有什么關系？答：內存（即隨機存貯器RAM）可分為靜態隨機存儲器SRAM，和動態隨機存儲器DRAM兩種。我們經常說的“內存”是指DRAM。而SRAM大家卻接觸的很少。
問題4：為什么使用DRAM比較多、而使用SRAM卻很少？答：1）因為制造相同容量的SRAM比DRAM的成本高的多，正因為如此，才使其發展受到了限制。因此目前SRAM基本上只用於CPU內部的一級緩存以及內置的二級緩存。僅有少量的網絡服務器以及路由器上能夠使用SRAM。2）存儲單元結構不同導致了容量的不同：一個DRAM存儲單元大約需要一個晶體管和一個電容（不包括行讀出放大器等），而一個SRAM存儲單元大約需要六個晶體管。DRAM和SDRAM由於實現工藝問題，容量較SRAM大，但是讀寫速度不如SRAM。
問題5：用得最多的DRAM有什么特點呢？它的工藝是什么情況？（通常所說的內存就是DRAM）答：1）DRAM需要進行周期性的刷新操作，我們不應將SRAM與只讀存儲器（ROM）和Flash Memory相混淆，因為SRAM是一種易失性存儲器，它只有在電源保持連續供應的情況下才能夠保持數據。“隨機訪問”是指存儲器的內容可以以任何順序訪問，而不管前一次訪問的是哪一個位置。2）DRAM和SDRAM由於實現工藝問題，容量較SRAM大。但是讀寫速度不如SRAM，但是現在，SDRAM的速度也已經很快了，時鍾好像已經有150兆的了。那么就是讀寫周期小於10ns了。3）SDRAM雖然工作頻率高，但是實際吞吐率要打折扣。以PC133為例，它的時鍾周期是7.5ns，當CAS latency=2 時，它需要12個周期完成8個突發讀操作，10個周期完成8個突發寫操作。不過，如果以交替方式訪問Bank，SDRAM可以在每個周期完成一個讀寫操作（當然除去刷新操作）。4）其實現在的主流高速存儲器是SSRAM（同步SRAM）和SDRAM（同步DRAM）。目前可以方便買到的SSRAM最大容量是8Mb/片，最大工作速度是166MHz；可以方便買到的SDRAM最大容量是128Mb/片，最大工作速度是133MHz。
問題6：用得比較少但速度很快，通常用於服務器cache的SRAM有什么特點呢？答：1）SRAM是靜態的，DRAM或SDRAM是動態的，靜態的是用的雙穩態觸發器來保存信息，而動態的是用電子，要不時的刷新來保持。SRAM是Static Random Access Memory的縮寫，中文含義為靜態隨機訪問存儲器，它是一種類型的半導體存儲器。“靜態”是指只要不掉電，存儲在SRAM中的數據就不會丟失。2）SRAM其實是一種非常重要的存儲器，它的用途廣泛。SRAM的速度非常快，在快速讀取和刷新時能夠保持數據完整性。SRAM內部采用的是雙穩態電路的形式來存儲數據。所以SRAM的電路結構非常復雜。3）從晶體管的類型分，SRAM可以分為雙極性與CMOS兩種。從功能上分，SRAM可以分為異步SRAM和同步SRAM（SSRAM）。異步SRAM的訪問獨立於時鍾，數據輸入和輸出都由地址的變化控制。同步SRAM的所有訪問都在時鍾的上升/下降沿啟動。地址、數據輸入和其它控制信號均於時鍾信號相關。最后要說明的一點： SRAM不應該與SDRAM相混淆，SDRAM代表的是同步DRAM（Synchronous DRAM），這與SRAM是完全不同的。SRAM也不應該與PSRAM相混淆，PSRAM是一種偽裝成SRAM的DRAM。