储存装置 --RAM 和 ROM的分类--表格对比

尽管记忆体种类繁多,但大致上以RAM与ROM做为区隔。RAM的全名为Random Access Memory,称作『随机存取记忆体』,顾名思义,其特性在于内部资料可任意读写,现阶段主流的DDR SDRAM、DDR2 SDRAM等都是属于此类,用来存放由硬碟载入的程式、资料,以供CPU运算处理。
至于ROM则是Read Only Memory的缩写,也就是『唯读记忆体』。ROM的特色在于资料一经写入即无法修改,除非透过专属的方式(如:EPROM以紫外线照射)才能达成,因此适合存放重要且不能被删除的资料,早期常出现在主机板/介面卡的BIOS上,现今应用已大幅缩减。

ROM (Read Only Memory)唯读记忆体:关掉电源后,储存在内的资料也不会流失

ROM根据制造及写入资料方法的不同可分为:Factory Mask ROM(光罩式唯读记忆体)、PROM/OTP(Programmable ROM,可程式唯读记忆体)、EPROM(Erasable PROM,可擦拭唯读记忆体)、EEPROM(Electrical Erase PROM,电气擦拭唯读记忆体)、Flash Memory(快闪记忆体)。

快闪记忆体(Flash Memory或Flash ROM:是目前最新的ROM形式记忆体之一,其内部材料已和最早的ROM有极大差异。相信大家还记得,所谓的ROM就是指唯读记忆体,是只能读取资料而不能再进行写入的记忆装置,但Flash Memory和ROM不同的是它可以写入,但又不会轻易地让资料从记忆体中流失。

NAND型态快闪记忆体

NAND型态快闪记忆体(Flash Memory)是由东芝(Toshiba)所发展出来的快闪记忆体架构,读写速度较其他型态之快闪记忆体较慢,但它因具有较小记忆单元( Memory Cell)面积,所以在相同的记忆体密度下,成本会较NOR型态之快闪记忆体来得低,因此它也适用于更高容量的产品开发及大量储存装置上,可以用来取代磁碟机在可携式产品上的地位,甚至作为消费性电子产品的资料储存机制。

NAND记忆体的基本组织可从「分页(page)」这个最小的资料单元谈起。一个分 页是可写入的最小单元,可储存512位元组或2K位元组的资料。第二大的单元为「区块(Block)」;一个区块是NAND最小的删除单元,含有32或64个分页。更进一步的单元为「区域(Zone)」;区域是Smart Media规格所制定的逻辑结构,每个区域含有1024个区块。因此,一个128M位元组的NAND包含:

8个区域*每个区域含有1024个区块*每个区块32个分页*每个分页512个位元组=128M位元

NAND快闪记忆体仅能在分页下进行写入动作,可是以区块为单位作删除作业,而这种限制对资料管理产生设计上的挑战。

以下范例将介绍在读写过程中NAND快闪资料的管理。假设首次资料传输的写入指令将512位元组的资料写入区块1中的LBA 0(逻辑区块位址),为完成这项步骤,快闪控制晶片必须先完全删除记忆体区块(16K位元组),然后才能写入512位元组。这个限制在写入未使用的区块时不会产生任何 题,但在写入整个区块时就会衍生出完全不同的问题。

例如,假设第二次写入需要将一份512位元组资料写至LBA 1,也就是位于区块1旁的下一个LBA。由于整个区块必须先删除后才能写入资料,因此之前写入至LBA 0(在首次写入过程)的资料必须在删除前先储存在某个位址。Smart Media针对这个问题提出的解决方案是在新资料传来时,就立即搬移旧资料,流程如图4所示。

控制晶片在写入新资料时,会从旧区块(在这个范例中就是区块1)将资料复制至邻近的区块。当复制完成时,旧区块就会被消除,并能储存新资料。

下一个复杂流程就是追踪所有资料的去向。由于控制晶片在复制时需从区块0中LBA0移动资料,因此需以一个名为逻辑与实体对映表(logical to physical table)的表格追踪实体快闪记忆体的位址以及相对应的LBA 。当LBA项目被使用至少一次后,总是会被指定至快闪记忆体中的某处。当快闪记忆体被使用一段时间后,就没有储存单元会标示为「未指定」。

NOR型态的快闪记忆体

NOR型态的快闪记忆体(Flash Memory)是快闪记忆体家族的三大主流之一。NOR型态的Flash Memory是由英特尔(Intel)提倡的架构,读取速度较快,而且可在单位区块(Block)上进行指令程式的读取与写入,其特性为高电压、长时间与大面积的消除动作。此类型的产品,大都应用在程式指令的储存与读取/写入以及PC Card记忆卡。可执行

约在1998年左右,Intel又发表了多位准(Multi Level Cell)技术的Flash Memory,我们称为StrataFlash,这类记忆容量大幅提升,更可做资料储存,扩大了NOR型态技术的市场价值及应用领域。

NOR的特点是芯片内执行(XIP, eXecute In Place),这样应用程序可以直接在flash闪存内运行,不必再把代码读到系统RAM中。

EENOR型态快闪记忆体

EENOR型态的快闪记忆体(Flash Memory)乃针对NOR型态之快闪记忆体加以改良,使其在相同记忆单元(Memory Cell)面积下,能够在更小的单位区块上进行读取/写入的动作,不但可提升整体系统的运作速度,更可以满足低电压、低功率的运作要求。可执行

RAM(随机存取记忆体)

可以存入/读取资料的记忆体,存在RAM中的资料会因电源关闭而消失,有人将其称之为挥发性记忆体,用来暂存执行中的程式及资料,当CPU要执行程式或资料时,必需先将其载入RAM中,才能执行处理。

DRAM(动能记忆体)

此类记忆体需要周期性(约2-4ms)充电(Refresh),才能免于资料流失。由于必需反覆的充电因此存取速度较SRAM慢,价格较低,一般称个人电脑的记忆体大小(如256MB),指的就是DRAM的容量,DRAM依其制造技术细分为SDRAM、VCM SDRAM、DRDRAM、DDR SDRAM等四种,其中DDR SDRAM为目前DRAM的主流。

SRAM(静态记忆体)

此类记忆体不需要周期性充电,存取速度较DRAM快,价格较高,通常应用于快取记忆体(Cache Memory),如主机板上的快取记忆体(L2 Cache)即属于SRAM。

RAM的记忆体模组可分为下列三种

SIMM单面针脚记忆体模组

接脚数为72-pin,一次可传输的资料寛度为32bits

DIMM双面针脚记忆体模组

接脚数为168-pin,一次可传输的资料寛度为64bits

RIMM记忆体汇流排针脚记忆体模组

接脚数为184-pin,一次可传输的资料寛度为16bits

ROM(唯读记忆体)

只能读取而不能随时写入资料的记忆体,存在ROM中的资料不会因电源关闭而消失,有人将其称之为非挥发性记忆体。

用来存放开机时必需使用的资料或程式,如开机时必需使用的启动程式BIOS,资料或程式以烧录的方式存放在ROM中,执行时无需另行载入,而可直接从ROM中取用。

ROM的种类

Mask ROM

资料在出厂时就已写入,使用者无法写入资料,只能读取。

PROM

资料只能写入一次,出厂时尚未写入,所以使用者可自行烧录一次。

EPROM

资料可重覆写入及抹除(紫外线照射)

EEPROM

资料可重覆写入及抹除(电流讯号)

Flash ROM

又称Flash Memory(快闪记忆体),具有ROM及RAM的优点,资料可重复读写,电源消失资料仍会留存。可应用在数位相机的记忆卡、随身碟、主机的BIOS等。