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022 存儲器分類SRAM、DRAM、SDRAM、DDR SDRAMROM實際晶片對比

分類

022 存儲器分類SRAM、DRAM、SDRAM、DDR SDRAMROM實際晶片對比

SRAM、DRAM、SDRAM、DDR SDRAM

  • Static:靜态,隻要保持通電,資料就不會丢失
  • Dynamic:動态,需要定期重新整理,資料才不會丢失
  • Random:随機,随機通路存儲中的資料
  • Synchronous:同步,有時鐘,同步傳輸
  • SDR:Single Date Rate,時鐘上升沿傳輸資料,資料存儲頻率=時鐘頻率(100、133MHz)
  • DDR:Double Date Rate,時鐘上下沿都傳輸資料,使用資料速率命名,比如PC2700,是DDR333,工作頻率為333/2=166MHz,帶寬是2.7G
對比 SRAM DRAM
原理 半導體和鎖存器 電容充電+很少半導體
重新整理電路 No Yes
速度
容量 小(1-16MB) 大(1-16GB)
封裝密度
功耗
通路時間
成本 數倍于DRAM
設計 複雜 簡單
應用 更高速CPU和較低速DRAM 之間的緩存(cache) 主記憶體(main memory)

DDR SDRAM的速度比DRAM更快,價格更低,容量更大,為什麼不用DDR SDRAM做緩存?

ROM

MASK ROM、OPTROM、EPROM、EEPROM

  • MASK ROM:掩膜ROM,廠家生産後就無法修改
  • OPTROM:一次性ROM,出廠後使用者隻能修改一次(比如熔絲熔斷),可用于存儲密鑰
  • EPROM:可擦除ROM,可多次擦除和寫入,需要特性紫外線環境,不友善
  • EEPROM:電可擦除ROM,使用更友善
  • 上面這些ROM儲存容量一般較小,在KB量級

FLASH

  • 可寫可讀,容量較大
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    為了在降低成本的同時保持性能,NOR FLASH和NAND FLASH都以塊(block)為機關進行擦除。塊越小,擦除速度越快,但晶圓面積越大,成本越高,是以一般NAND FLASH的塊比NOR FLASH小。

NAND FLASH可以直接擦除,NOR FLASH要先寫"0"再擦除,是以擦除速度較慢,比如S34ML04G2 Cypress NAND Flash擦除128KB需要3.5ms,S70GL02GT Cypress NOR Flash擦除128KB需要520ms。

為了減輕讀取速度慢的限制,NAND FLASH按pages進行讀,每個擦除block分為若幹個pages進行讀取。

為了提高寫操作的速度,現代NOR flash還采用了類似于頁面寫的緩沖區程式設計。

NOR FLASH的初始化電流比NAND FLASH大,維持電流(standby current)比NAND FLASH小。

NOR

  • NOR架構提供了足夠的位址線去映射整個存儲空間,是以讀取時間短、可随機通路、壞塊少(100% known good bits),是代碼執行的理想選擇
  • 存儲容量小:64Mb - 2Gb
  • 以塊擦除
  • 但也造成了NOR的cell size較大,單bit成本高,寫速度和擦除速度低

NAND

  • cell size小,單bit成本低,寫速度和擦除速度比NOR高
  • 存儲容量大:1Gb - 16Gb
  • 以塊擦除
  • 讀速度低,I/O映射,間接通路,不支援随機通路
  • 執行代碼要先将代碼映射到RAM
  • 壞塊較多(98% good bits),是以需要ECC(Error Correction Code)
對比 NOR NAND
容量 理論上至少是NOR的2倍,實際更多
讀速度
寫速度
擦除方式 block block
block大小 64-256KB 8-32KB
擦除速度
cost-per-bit
接口 随機通路 I/O 間接通路
應用 eXecuteInPlace,代碼存儲 程式/資料大存儲
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SSD

SSD一般為NAND FLASH,分以下幾種

SLC、MLC、TLC、QLC、PLC

  • SLC:Single-Level Cell,accept one bit per memory cell,速度最快,最可靠
  • MLC:Multi-Level Cell,store two bits per cell,
  • TLC:Triple-Layer Cell,write three bits to each cell
  • QLC:Quad-Level Cell,write four bits per cell
  • PLC:Penta-Level Cell,write 5 bits per cell

SSD的接口一般為SATA、NVMe

  • SATA:最常見的硬體驅動接口,SATA III的速度為600MB/s
  • NVMe:該接口可以将SSD連接配接到主機闆,NVMe通過PCIe傳輸以獲得極高的速度,可以達到SATA的3倍甚至更多
  • M.2:計算機内部擴充卡及相關連接配接器的外觀尺寸與針腳的電氣接口規範

實際晶片對比

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常見存儲器的分類

SRAM vs DRAM: Know the Difference

The difference between the SDRAM and SRAM

NAND vs. NOR Flash Memory Technology Overview

Flash 101: NAND Flash vs NOR Flash