嵌入式硬件系统-嵌入式存储技.ppt

制作者制作者制作者制作者 程丽程丽程丽程丽嵌入式系统概论嵌入式系统概论第二章第二章 嵌入式硬件系统嵌入式硬件系统-嵌入式存储技术嵌入式存储技术接下来介绍本章第三节内容接下来介绍本章第三节内容接下来介绍本章第三节内容接下来介绍本章第三节内容v嵌入式硬件架构嵌入式硬件架构 v嵌入式处理器嵌入式处理器v嵌入式存储技术嵌入式存储技术 接下来介绍接下来介绍接下来介绍接下来介绍v概述概述v存储器的性能指标存储器的性能指标v存储器的分类存储器的分类概述概述v通用计算机把应用软件和操作系统放在外通用计算机把应用软件和操作系统放在外存中存中v嵌入式系统的软件通常直接放在内存（如嵌入式系统的软件通常直接放在内存（如Flash）中，上电之后可以立刻运行）中，上电之后可以立刻运行v也有的嵌入式系统的软件从外存启动、装也有的嵌入式系统的软件从外存启动、装载并运行载并运行v无论如何，需要考虑嵌入式系统的软件的无论如何，需要考虑嵌入式系统的软件的固化问题固化问题v考虑存储器系统时，还需要考虑嵌入式系考虑存储器系统时，还需要考虑嵌入式系统软件的引导问题统软件的引导问题接下来介绍接下来介绍接下来介绍接下来介绍v概述概述v存储器的性能指标存储器的性能指标v存储器的分类存储器的分类存储器的性能指标存储器的性能指标v1、易失性、易失性易失性是指电源断开后，存储器的内容易失性是指电源断开后，存储器的内容是否丢失是否丢失如果某种存储器在断电之后，仍能保存如果某种存储器在断电之后，仍能保存其中的内容，则称为非易失性存储器；其中的内容，则称为非易失性存储器；否则，就叫易失性存储器否则，就叫易失性存储器只读存储器（只读存储器（ROM）是非易失性的，随）是非易失性的，随机存储器（机存储器（RAM）是易失性的）是易失性的存储器的性能指标存储器的性能指标v2、只读性、只读性若存储器中写入数据后，只能被读出，但若存储器中写入数据后，只能被读出，但不能用通常的办法重写或改写，那么这种不能用通常的办法重写或改写，那么这种存储器就叫只读存储器，即存储器就叫只读存储器，即ROM若存储器在写入数据后，既可对它进行读若存储器在写入数据后，既可对它进行读出，又可再对它写入，那么就叫可读出，又可再对它写入，那么就叫可读/写写存储器，有时叫做随机存储器存储器，有时叫做随机存储器存储器的性能指标存储器的性能指标v3、位容量、位容量由大规模集成电路构成的半导体存储器件由大规模集成电路构成的半导体存储器件常用位容量来表示其存储功能常用位容量来表示其存储功能应该采用位容量高的器件应该采用位容量高的器件接下来介绍接下来介绍接下来介绍接下来介绍v概述概述v存储器的性能指标存储器的性能指标v存储器的分类存储器的分类存储器的分类存储器的分类v按存储介质分类按存储介质分类半导体存储器、磁表面存储器、光表面半导体存储器、磁表面存储器、光表面存储器存储器v按存储器的读写功能分类按存储器的读写功能分类只读存储器（只读存储器（ROM）、随机存储器）、随机存储器(RAM）v按在微机系统中的作用分类按在微机系统中的作用分类主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器器半导体存储器半导体存储器v半导体存储器主要包括随机存储器半导体存储器主要包括随机存储器RAM和和只读存储器两类只读存储器两类ROMRAMRAMv随机存储器与磁盘不同，可以以任意次序随机存储器与磁盘不同，可以以任意次序被读被读/写操作，而不象磁盘那样需要按照一写操作，而不象磁盘那样需要按照一定的顺序进行读定的顺序进行读/写操作，所以叫做随机存写操作，所以叫做随机存储器储器 vRAM存储器分为两种存储器分为两种:静态静态RAM（SRAM）动态动态RAM（DRAM）RAMvSRAM与与DRAM间的主要区别是存储于其间的主要区别是存储于其中的数据的寿命中的数据的寿命vSRAM是只要芯片有电就会保留其中的内是只要芯片有电就会保留其中的内容。然而，如果电源切断了或者是暂时断容。然而，如果电源切断了或者是暂时断电了，其中的内容就会永久的丢失电了，其中的内容就会永久的丢失vDRAM只有极短的数据寿命，通常不超过只有极短的数据寿命，通常不超过0.25s，即使是在连续供电的情况下也是，即使是在连续供电的情况下也是如此。因此使用如此。因此使用DRAM时，需要配合时，需要配合DRAM控制器控制器RAMvSRAM和和DRAM的特点比较如下：的特点比较如下：SRAM比比DRAM快；快；工作时，工作时，SRAM比比DRAM耗电多；耗电多；DRAM的存储密度大于的存储密度大于SRAM，在一个，在一个芯片上可以放置更多的芯片上可以放置更多的DRAM；DRAM需要周期性刷新，需要使用专用需要周期性刷新，需要使用专用的的DRAM控制器；控制器；关于价格，小容量使用时，关于价格，小容量使用时，SRAM是比是比较适宜的；大容量使用时，较适宜的；大容量使用时，DRAM比较比较经济，特别是经济，特别是RAM系统的容量越大，系统的容量越大，DRAM的综合成本越低。的综合成本越低。ROMv只读存储器（只读存储器（ROM）家族中的存储器）家族中的存储器是按照向其中是按照向其中写入新数据的方法写入新数据的方法（通（通常叫作编程）及其可以常叫作编程）及其可以重写的次数重写的次数来来划分的划分的ROMv主要包括主要包括:掩膜只读存储器掩膜只读存储器ROM可编程只读存储器可编程只读存储器PROM可擦除只读存储器可擦除只读存储器EPROM电擦除的只读存储器电擦除的只读存储器EEPROMFlashv它们能够永久保存数据和程序，即使在断它们能够永久保存数据和程序，即使在断电之后，也能保存如初电之后，也能保存如初FlashFlashvNor Flash是在是在EEPROM基础上发明的。基础上发明的。Intel公司于公司于1983年首次提出，在年首次提出，在1988年商品化。年商品化。vNand Flash是是1989年东芝公司和三星年东芝公司和三星公司发明的。公司发明的。FlashFlashv十几年以来，世界主要闪存生产商分成十几年以来，世界主要闪存生产商分成Nor和和Nand两大技术阵营，积极开展研两大技术阵营，积极开展研发和生产。发和生产。Nor阵营主要有阵营主要有Intel和和AMD公司公司Nand阵营主要有阵营主要有Toshiba和和Samsung公司公司FlashvNandFlash可独立成为外存，也可组成可独立成为外存，也可组成其他各种类型的电子盘如其他各种类型的电子盘如USB盘、盘、CF、SD和和MMC存储卡等。存储卡等。vNandFlash强调降低每比特的成本，更强调降低每比特的成本，更高的性能，并且像磁盘一样可以通过接口高的性能，并且像磁盘一样可以通过接口轻松升级。轻松升级。vNandFlash具具有有容容量量大大、回回写写速速度度快快、芯片面积小等特点，主要用于外存。芯片面积小等特点，主要用于外存。vNORFlash具具有有随随机机存存储储速速度度快快、电电压压低低、功耗低、稳定性高等特点，主要用于主存。功耗低、稳定性高等特点，主要用于主存。存储器的特点存储器的特点vRAM：随机存取存储器，：随机存取存储器，SRAM：静态：静态随机存储器，随机存储器，DRAM：动态随机存储器：动态随机存储器 1）SRAM比比DRAM快快 2）SRAM比比DRAM耗电多耗电多 3）DRAM存储密度比存储密度比SRAM高得多高得多 4）DRAM需要周期性刷新需要周期性刷新vROM：只读存储器：只读存储器vFLASH：闪存：闪存CPU内部寄存器内部寄存器高速缓存高速缓存片外高速存储器片外高速存储器（SRAM、SDRAM、DRAM）主存储器主存储器（FLASH、EEPROM、硬磁盘）、硬磁盘）外部存储器外部存储器(磁盘、光盘、磁盘、光盘、CF卡、卡、SD卡卡)远程二级存储器远程二级存储器(分布式文件系统、分布式文件系统、WEB服务器服务器)存储器系统的层次结构存储器系统的层次结构v为了解决为了解决CPU与主存储器速度差所采取的与主存储器速度差所采取的措施有：措施有：（1）CPU内部设置多个通用寄存器内部设置多个通用寄存器（2）采用多存储模块交叉存取）采用多存储模块交叉存取（3）采用高速缓冲存储器（）采用高速缓冲存储器（Cache）v存储器系统的层次结构从上而下，依次：存储器系统的层次结构从上而下，依次：速度更慢速度更慢容量更大容量更大访问频率更小访问频率更小造价更便宜造价更便宜