ARM内存理解(一）

一、存储器种类

存储器是计算机结构的重要组成部分。存储器是用来存储程序代码和数据的部件，有了存储器计算机才具有记忆功能。基本的存储器种类见图基本存储器种类。存储器按其存储介质特性主要分为“易失性存储器”和“非易失性存储器”两大类。其中的“易失/非易失”是指存储器断电后，它存储的数据内容是否会丢失的特性。由于一般易失性存储器存取速度快，而非易失性存储器可长期保存数据，它们都在计算机中占据着重要角色。在计算机中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。

Mask ROM(掩膜ROM)：是在出厂的时候写进去的，写进去以后再也不能修改了。

PROM(可编程只读存储器)：通过某些手段，在出厂以后还可以进行编程。只能修改一次。

EPROM(可擦除可编程ROM)：使用紫外线照射的方法，多次。

二、RAM存储器（易失性存储器）

RAM 是“Random Access Memory”的缩写，被译为随机存储器。所谓“随机存取”，指的是当存储器中的消息被读取或写入时，所需要的时间与这段信息所在的位置无关。这个词的由来是因为早期计算机曾使用磁鼓作为存储器，磁鼓是顺序读写设备，而 RAM 可随读取其内部任意地址的数据，时间都是相同的，因此得名。实际上现在 RAM 已经专门用于指代作为计算机内存的易失性半导体存储器。根据 RAM 的存储机制，又分为动态随机存储器 DRAM(Dynamic RAM) 以及静态随机存储器SRAM(Static RAM) 两种。

1、DRAM

动态随机存储器 DRAM 的存储单元以电容的电荷来表示数据，有电荷代表 1，无电荷代表 0，见图 DRAM 存储单元。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，因此它需要定期刷新操作，这就是“动态 (Dynamic)”一词所形容的特性。刷新操作会对电容进行检查，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，藉此来保证数据的正确性。

2、SRAM

静态随机存储器 SRAM 的存储单元以锁存器来存储数据，见图 SRAM 存储单元。这种电路结构不需要定时刷新充电，就能保持状态 (当然，如果断电了，数据还是会丢失的)，所以这种存储器被称为“静态 (Static)”RAM。

3、DRAM 与 SRAM 的应用场合

对比 DRAM 与 SRAM 的结构，可知 DRAM 的结构简单得多，所以生产相同容量的存储器，DRAM的成本要更低，且集成度更高。而 DRAM 中的电容结构则决定了它的存取速度不如 SRAM，特性对比见表 DRAM 与 SRAM 对比。

所以在实际应用场合中，SRAM 一般只用于 CPU 内部的高速缓存 (Cache)，而外部扩展的内存一般使用 DRAM。在 STM32 系统的控制器中，只有 STM32F429 型号或更高级的芯片才支持扩展SDRAM，其它型号如 STM32F1、STM32F2 及 STM32F407 等型号只能扩展 SRAM。

三、ROM存储器（非易失性存储器）

1、FLASH，

相比较EEPROM，擦除时不再以字节为单位，而是以块为单位，，一次简化了电路，数据密度更高，降低了成本。上M的ROM一般都是Flash，如GD25Q16，有2M个字节;NOR 与 NAND 的共性是在数据写入前都需要有擦除操作，而擦除操作一般是以“扇区/块”为单位的。而 NOR 与 NAND 特性的差别，主要是由于其内部“地址/数据线”是否分开导致的。

FLASH分为NOR FLASH 和NAND FLASH:

3、NOR FLASH

芯片内部的数据线和地址线分开，可以实现 RAM一样的随机寻址功能，可以读取任何一个字节。但是擦除仍要按块来擦。如GD25Q16;

由于 NOR 的地址线和数据线分开，它可以按“字节”读写数据，符合 CPU 的指令译码执行要求，所以假如 NOR 上存储了代码指令，CPU 给 NOR 一个地址，NOR 就能向 CPU 返回一个数据让CPU 执行，中间不需要额外的处理操作。

在使用中:因为 NOR FLASH可以进行字节寻址，所以程序可以在NOR FLASH中运行。

单片机程序是运行在FLASH中，内部是NOR FLASH，

4、NAND FLASH

同样是按块擦除，但是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/块来读取。(NANDFLASH 按块来擦除，按页来读，NORFLASH没有页)。如W29N01HVSINA;而由于 NAND 的数据和地址线共用，只能按“块”来读写数据，假如 NAND 上存储了代码指令，CPU 给 NAND 地址后，它无法直接返回该地址的数据，所以不符合指令译码要求。NAND FLASH 引脚上复用，因此读取速度比NOR FLASH慢一点，但是擦除和写入速度比NOR FLASH快很多;NAND FLASH内部电路更简单，因此数据密度大，体积小，成本也低。因此大容量的FLASH都是 NAND型 的。小容量的2~12M 的 FLASH多是NOR型的;
例如我们使用的U盘，一般都是NAND FLASH

使用寿命上，NANDFLASH的擦除次数是NOR的数倍。而且NAND FLASH可以标记坏块，从而使软件跳过坏块。NORFLASH一旦损坏便无法再用;

手机 SOC 程序是跑在内存中，所以一般使用的是NAND FLASF。

5、总结

另外，FLASH 的擦除次数都是有限的 (现在普遍是 10 万次左右)，当它的使用接近寿命的时候，可能会出现写操作失败。由于 NAND 通常是整块擦写，块内有一位失效整个块就会失效，这被称为坏块，而且由于擦写过程复杂，从整体来说 NOR 块块更少，寿命更长。由于可能存在坏块，所以 FLASH 存储器需要“探测/错误更正 (EDC/ECC)”算法来确保数据的正确性。由于两种 FLASH 存储器特性的差异，NOR FLASH 一般应用在代码存储的场合，如嵌入式控制器内部的程序存储空间。而 NAND FLASH 一般应用在大数据量存储的场合，包括 SD 卡、U 盘以及固态硬盘等，都是 NAND FLASH 类型的。

四、EEPROM的全称是“电可擦除可编程只读存储器”

这种ROM的特点是可以随机访问和修改任何一个字节，可以往每个bit位 中写入 0或者1;

掉电后数据不丢失，可以保存100年，可以擦写100w次;

具有较高的可靠性，但是芯片构成电路复杂/成本也高，因此目前的EEPROM容量都很小，例如我们常见的24C02，只有256个字节。02表示的是2K bit，24C16表示的是16K bit
2K bit = 256 * 8 = 2048 bit

1、单字节写入

24C02写数据：
256个字节可以写入数据，每个字节都有对应的一个地址，地址的范围是0到255，因此我们要写入数据之前，必须告诉EEPROM我们要向哪个地址写入数据。

随机访问和修改任何一个字节，所以在写的时候不一定得要从第一个字节写进去。

2、可以按页写

24C02每一页有8个字节，那么一共有32页。

0是第一页的起始地址（使用的是是10进制表示）

8是第二页的起始地址（使用的是是10进制表示）

16是第三页的起始地址（使用的是是10进制表示）

等等一次类推。

并且不一定非要从每一页的起始地址开始写入数据，例如可以从第一页的“1（使用的是是10进制表示）”这个地址写入数据。

在一页内部 芯片会自动将数据地址加1，但是当内部产生的地址达到该页边界地址时，随后的数据将写入该页的页首。如果超过8个数据传送给了EEPROM，地址将回转到该页的首字节，先前的字节将会被覆盖;

写数据超过1页时，可以重新发起，包括要有起始信号、设备地址、数据起始地址、数据和结束信号;

写数据超过1页时，页和页之间要有间隔，EEPROM写数据需要时间。

三、单字节读

第一步：起始信号
第二步：选中相应的EEPROM，并且是写信号。
第三步：写入要读数据的地址
第四步：因为之前都是写命令，因此需要重新告诉EEPROM我要读数据了，因此这个时候需要一个起始信号。（相当于是进行一次重置）
第五步：选中相应的EEPROM，并且是读信号。
第六步：读出数据，最后是非应答信号。一定要切记，是非应答信号。

四、多字节连续读

地址计数器，在芯片内部实现的.

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