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嵌入式之存储基本知识

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一、RAM与ROM

RAM（随机存取存储器）和ROM（只读存储器）是两种不同类型的计算机存储器，它们在构造、功能、数据持久性和用途上有显著区别：

RAM（随机存取存储器）
RAM是一种易失性存储器，意味着当电源关闭时，存储在其中的数据会丢失，RAM提供非常快的读写速度，这对于运行程序和处理数据至关重要，因为它允许CPU迅速获取和修改数据。
RAM被分为两大类：
DRAM（Dynamic Random Access Memory，动态随机存取存储器）：这是基于电容存储电荷原理的存储器，需要定期刷新来保持数据。SDRAM是DRAM的一种，引入了同步时钟信号来协调内存控制器和内存模块之间的数据传输，提高了数据传输速率和效率。
SRAM（Static Random Access Memory，静态随机存取存储器）：与DRAM不同，SRAM使用晶体管来维持数据状态，不需要刷新即可保持数据。这使得SRAM更快，但同时也更昂贵且在相同空间下能提供的容量较小。

ROM（只读存储器）
ROM是固态存储器，其特点是即使在没有电力供应的情况下也能保持存储的数据。
传统上，ROM的内容在制造时就被固定下来，用户无法修改。然而，现代的ROM变体（如PROM、EPROM、EEPROM和Flash ROM）允许一定程度的编程和重新编程。

可以大致理解RAM为内存，ROM为硬盘

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二、DRAM和SRAM

DRAM（Dynamic Random Access Memory，动态随机存取存储器）
SRAM（Static Random Access Memory，静态随机存取存储器）

DRAM的特点包括：
存储机制：DRAM利用一个电容和一个晶体管来存储每位数据。电容上的电荷水平表示1或0，但电容会逐渐放电，因此需要定期刷新来维持数据的完整性。
密度与成本：由于每个存储单元的结构较为简单，DRAM可以在给定面积上集成更多的存储位，因此提供了更高的存储密度和更低的成本，适用于需要大量内存的场景，如计算机的主内存。
速度：相比SRAM，DRAM的访问速度较慢，因为它需要进行刷新操作，并且数据读取前可能需要预充电等步骤。
功耗：虽然DRAM需要刷新操作，但其整体功耗通常低于SRAM，特别是在大规模应用时。

SRAM的特点包括：
存储机制：SRAM使用多个晶体管（通常是六个）构成一个触发器来存储每个比特，无需刷新即可保持数据状态，因为这种结构能维持两种稳定的状态，分别对应二进制的0和1。
速度：由于不需要刷新过程，SRAM提供更快的读写速度，延迟时间短，适用于高速缓存和需要即时数据访问的场合。
密度与成本：SRAM的每个存储单元占用的硬件资源更多，导致相同容量下体积更大、成本更高。
功耗：SRAM的功耗相对较高，因为它需要持续为更多的晶体管供电来维持数据状态。

应用场景：
DRAM：广泛应用于个人电脑、服务器、移动设备和游戏机的主内存（如由SDRAM发展而来的DDR4, DDR5）。
SRAM：常见于CPU缓存（L1、L2、L3缓存）、高性能路由器、网络设备以及需要高速数据处理的专用集成电路中。

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三、SDRAM（DRAM的一种）

SDRAM（Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步动态随机存取存储器）

SDRAM是DRAM的一种，引入了同步时钟信号来协调内存控制器和内存模块之间的数据传输，提高了数据传输速率和效率。

SDRAM成为后来个人计算机和其他电子设备主内存的标准，随着技术演进，发展出了DDR SDRAM（Double Data Rate SDRAM）、DDR2、DDR3、DDR4及DDR5等，每一代都带来了更高的数据传输速率和改进的性能。

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四、DDR

DDR，全称为Double Data Rate SDRAM（双倍数据率同步动态随机存取存储器），是一种内存技术，相较于其前辈SDRAM（单数据率同步动态随机存取存储器），DDR内存能够在每个时钟周期的上升沿和下降沿各传输一次数据，从而实现了数据传输速率的翻倍，这也是其名称中“双倍数据率”的由来。

DDR内存的关键特点包括：
高速传输：通过在时钟信号的上升沿和下降沿同时传输数据，DDR内存能在不增加时钟频率的情况下，使数据传输速度达到SDRAM的两倍。
物理差异：DDR内存DIMM（双列直插内存模块）与SDRAM DIMM在物理上有所不同，DDR内存应用184针脚，而SDRAM为168针脚，因此DDR内存不向后兼容SDRAM插槽。
能耗与散热：尽管传输速率提高，DDR内存设计时也注重了能效，力求在提高性能的同时控制能耗和发热。
发展迭代：DDR技术自推出后经历了多次迭代，包括DDR2、DDR3、DDR4乃至最新的DDR5，每一代都在传输速率、容量、能效等方面有所提升。

DDR内存技术的引入，极大地推动了计算机系统性能的提升，尤其是在多任务处理、图形处理、高速数据传输等方面，成为了现代计算机系统不可或缺的组成部分。

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