- RAM: 隨機存取記憶體(Random Access Memory)
- 屬於volatile memory(揮發性記憶體),需要保持通電才能儲存資料
- 內部資料可以任意讀寫,用來存放由硬碟載入的程式或資料供CPU處理運算
- EX:main memory
- 分成DRAM、SRAM
- DRAM(Dynamic Random Access Memory):所儲存的數據需要週期性地更新
- SRAM(Static Random Access Memory):只要保持通電,裡面儲存的資料就可以恆常保持
- ROM: 唯讀記憶體(Read Only Memory)
- 屬於非揮發性記憶體(non-volatile memory,縮寫NVRAM),不須保持通電就能儲存資料
- 但資料一但寫入就無法修改,除非透過特殊的方式(例如EPROM用紫外光照射)才能達成
- 適合放重要且不能被刪除的資料
- ROM 嚴格來講是指在製造時就將資料固定了。廣義上是指一般時候只讀,但仍可用某種方式改寫,細分為PROM (Programmable Read-Only Memory,只能寫一次)、EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory,可用紫外線抹除再寫)、EEPROM (Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory,電子式抹除再寫)
- EX:BIOS早期放在ROM中,但隨著BIOS大小和複雜程度增加,硬體更新的速度快,以至於BIOS也必須更新以支援新硬體,於是BIOS就改成存在EEPROM或快閃記憶體中讓使用者可以更新
RAM
Random Access Memory ->RAM
斷電後 資料消失
ROM
Read-Only Memory -> ROM
斷電後 資料不會消失揮發性(VOLATILE):停止供應電源,記憶資料便會消失。
> 動態隨機記憶體(Dynamic Random Access Memory, DRAM)
> 靜態隨機記憶體(Static Random Access Memory, SRAM)
非揮發性(NON-VOLATILE):即使沒有供應電源,也能保存已經寫入的資料。
> 唯讀記憶體(Read Only Memory, ROM)
> 快閃記憶體(Flash)RAM and ROM 定位
RAM 的種類
SRAM: 靜態隨機存取記憶體
->單價成本高, 僅限特定小眾市場
DRAM : 動態隨機存取記憶體
->單位成本低為市場主流
RAM 在電腦裡又可大致上分為 2 種:SRAM 和 DRAM,兩者的 基礎原理差不多,都是將電荷儲存至內部,藉由改變不同的電荷儲存 0 或是 1。
SRAM(Static Random Access Memory)靜態隨機存取記憶體和 DRAM(Dynamic Random Access Memory)有著幾點不同,
SRAM 的結構較複雜、單位面積的容量較少、存取速度快,DRAM 則是構造簡單、單位面積內的容量較多、存取時間較SRAM慢同時 DRAM 也因為構造較簡單的關係,儲存的電荷會隨著時間漸漸消失,
因此需要有個再充電(Refresh)的動作保持電容儲存的資料.
RAM 的種類(二)
RAM 的種類(三)
SDRAM----同步動態隨機存取記憶體 (Synchronous Dynamic Random Access Memory, SDRAM)
DDR 是 Double Data Rate 的縮寫,也就是雙倍資料傳輸率的意思
DDR2 顧名思義是第二代的 DDR 記憶體,絕大多數的功能都與 DDR SDRAM 差不多,最明顯的差異在於 DDR2 SDRAM 的預取資料量是 DDR SDRAM 了兩倍 (由 2n 升級為 4n)DDR3 SDRAM 的預取資料量再次翻倍為 8n,因此 DDR3 SDRAM 的 I/O 匯流排時脈又將是 DDR2 SDRAM 的兩倍
DDR4 SDRAM 是目前最新的雙倍資料傳輸率同步隨機存取記憶體規格
RAM 的種類(四)
ROM 的種類
EPROM: 可抹除可編程唯讀記憶體(Erasable Programmable Read Only Memory,EPROM)
利用高電壓將資料編程寫入,但抹除時需將線路曝光於紫外線下一段時間,資料始可被清空。
封裝外殼上會留一個石英玻璃所製的透明窗以便進行紫外線曝光。
寫入程式後通常會用貼紙遮蓋透明窗,以防日久不慎曝光過量影響資料。
EEPROM: 電子抹除式可複寫唯讀記憶體(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory)
是一種可以通過電子方式多次複寫的半導體存儲設備。相比EPROM,EEPROM不需要用紫外線照射,也不需取下,就可以用特定的電壓,來抹除晶片上的訊息,以便寫入新的資料。
EEPROM有兩種種類:序列式(serial)、並列式(parallel),其中並列式通常會以Flash來稱呼。
除電源線外,串列式通訊口只使用1~4隻接線來傳遞訊號,所需接腳較並列式少
–1線:1-Wire(型號以93為開頭) 、UNI/O(型號以11為開頭)
–2線:I2C(型號以24為開頭)
–3線:Microwire(型號以93為開頭) 、SPI(型號以25為開頭)
資料更新方式:以位元組為單位
Flash Memory: (快閃記憶體)
於1984年發表,Intel之後於1988年發表第一款商業型的NOR Flash晶片
以價格便宜、位元密度接手EEPROM的市場位置
主要用於一般性資料儲存,以及在電腦及其他數位產品間交換傳輸資料
EX:記憶卡、隨身碟的儲存媒介
快閃記憶體是一種特殊的、以大區塊(blocks)抹寫的EEPROM,寫入大小取決於記憶體控制器本身,介於256KB~20MB不等
EEPROM只允許單執行緒重寫資料,但快閃記憶體卻可支援多執行緒同時在多個地方寫資料
目前主機板的BIOS幾乎都是透過Flash memory儲存
Flash的種類
NOR Flash
(1)Intel於1988年發表
(2)支援隨機存取,讀資料的方式跟RAM接近,給address,data就能讀出
(3) NOR的特點是原地執行(XIP, eXecute In Place),這樣應用程序可以直接在flash memory內運行,不必再把資料讀到系統RAM中
(4)每次寫入/擦除都是以1 block為單位;1 block = 16~128 KBytes
(5)小容量(1~4MB)時具有很高的成本效益,但是很低的寫入和擦除速度大大影響了它的性能
(6) NOR flash佔據了容量為1~16MB閃存市場的大部分,因隨機存取快,應用在手機中
(7)NOR的擦寫週期壽命是一萬~十萬次
(8)適合用於儲存不需經常更新的程式,例如BIOS或韌體
NAND Flash
(1)Toshiba於1989年發表
(2)適用於大容量,更低的寫入和擦除時間,高密度(單元尺寸是NOR Flash的一半),高壽命(10倍左右),低製造成本
(3)I/O pin只有8個,只允許連續讀取,所以不適合用於電腦主記憶體(不支援隨機存取)
(4) 讀寫操作以1 page為單位,擦除(Erase)以1 block為單位
(5)1 block = 32 pages;每個block的單位依照廠商製造的不同有區別,介於8~32 KBytes之間
(6)NAND擦除單元更小,因此擦除速度(4ms)比NOR的(5s)快
(7)適合於資料儲存,例如:MMC、固態硬碟(SSD)、USB 3.0隨身碟、手機、數位相機
(8)甚至手機、MP3撥放器用NAND Flash當作存放多媒體檔案的媒介,原因在於成本、空間、還有寫入資料的速度
(9)NAND閃存中每個區塊的最大擦寫次數是一百萬次
Nand Flash的種類
NOR和NAND往常是以Parallel(並列)為主,由於腳位數超多,後來改成以Serial(串列, 或稱SPI bus, 序列周邊介面)為主
全球NOR Flash市場分為
lSerial(序列式) Flash、
lParallel(平行式) Flash
lMCP(多晶片封裝)
Serial Flash(序列式快閃記憶體)是一種小型低功耗的快閃記憶體,採用SPI串列介面進行序列資料存取,應用在嵌入式產品時,在PCB上所需要的導線比Parallel快閃記憶體少,可節省PCB上的空間使體積小,降低應用系統的成本。Serial Flash應用領域廣,用於主機板、顯示卡的BIOS晶片等,應用在各種個人電腦和消費性電子產品,包括PC、NB、LCD TV、機上盒(STB)、數位電視、可攜式產品、網通等領域。
NAND Flash技術從最早期的SLC(Single-Level Cell)世代,1個記憶體儲存單元(cell)存放1位元(bit)的資料,到MLC(Multi-Level Cell)中,1個記憶體儲存單元存放2位元,2009年開發TLC(Triple-Level Cell),1個記憶體儲存單元可存放3位元。
- SLC 單階儲存單元(Single-Level Cell,SLC),即單層式儲存,SLC技術特點是在浮置閘極與源極之中的氧化薄膜更薄,在寫入數據時通過對浮置閘極的電荷加電壓,然後透過源極,即可將所儲存的電荷消除,透過這樣的方式,便可儲存1個資料單元,這種技術能提供快速的程序編程與讀取。
- MLC 多階儲存單元(Multi-Level Cell,MLC)即多層式儲存,是英特爾(Intel)在1997年9月最先開發成功,其作用是將兩個單位的資料存入1個Floating Gate(Flash Memory存儲單元中存放電荷的部分),再利用不同電位(Level)的電荷,透過儲存的電壓控制讀寫。MLC通過使用大量的電壓等級,每個單元儲存兩位數據,數據密度比較大。
- TLC 三階儲存單元(Triple-Level Cell, TLC),即為1個記憶體儲存單元可存放3位元。TLC速度慢,壽命短,但成本低,價格也較便宜。TLC於2009年開發出來,到2010年第1季東芝和新帝開始銷售,到2010年3月三星也開始銷售,製程技術還在持續改進中。TLC成本比較低,但讀寫次數為三者最少,壽命最短。
- QLC 四階儲存單元(Quad-Level Cell, QLC),每個儲存單元有4個bits的格式
- 3D NAND則是在二維平面基礎上,在垂直方向也進行顆粒的排列,即將原本平面的堆疊方式,進行了創新。
利用新的技術(即3D NAND技術)使得顆粒能夠進行立體式的堆疊,從而解決了由於晶圓物理極限而無法進一步擴大單die可用容量的限制,在同樣體積大小的情況下,極大的提升了快閃記憶體顆粒單die的容量體積。
SLC寫入次數:100000
MLC寫入次數:3000 -10000
TLC寫入次數:500-1000
NOR/NAND比較
讀取速度 |
寫入速度 |
擦除速度 |
容量 |
成本 |
市佔率 | |
NOR Flash |
快 |
慢 |
慢 |
小 |
高 |
減少 |
NAND Flash |
中 |
快 |
快 |
大 |
低 |
上升 |
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器件使用複雜的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。
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