SRAM、DRAM与flash

SRAM、DRAM与flash

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1. SRAM

SRAM是静态随机存取存储器，由六管组成（4管组成的两个反相器+2管位线控制），存取速度极快，但成本也极高，主要用于CPU内的一级缓存cache。

2. DRAM

DRAM是动态随机存取存储器，相比SRAM结构简单（1管+1电容），密度高，成本较低。需要周期性的充放电（定期刷新），属于易失性存储器设备。

figure. DRAM

SDRAM以及DDR都属于DRAM。2016年开始DDR4 SDRAM逐渐普及，如今DDR5也即将上市。

3. FLASH

Flash即闪存，flash E2PROM memory ，结合了rom和ram的长处，常用作存储boot loader、bios，或者直接当硬盘使用，如SSD、SD card、U盘等。值得注意的是，此处的flash区别于LIDAR中快速大面积扫描硬件（fast large area scan hardware）的定义。与传统硬盘相比，flash质量轻、体积小、能耗低，但有以下局限：

1. 需要先擦写后写入：写入时只能将原有的1（default）改写为0，除非擦除整块，否则不能将写入的0改写为1

2. 块擦除次数受限：需要擦写均衡、坏块检测

3. 读写干扰：通常使用ECC算法校验和校正

4. 电荷泄露

目前flash主要分为两类：NAND flash（武汉长存）和NOR flash（武汉新芯）。

3.1 NAND flash

NAND flash写入速度、擦除速度比NOR flash快很多，读取速度相近，但NAND flash不支持片上执行，需要较为复杂的驱动控制，并且只能按块读取，而NOR flash可以随机按字节读取。

NAND flash根据每个存储单元内存储比特个数的不同，可以分为 SLC（Single-Level Cell）、MLC（Multi-Level Cell） 和 TLC（Triple-Level Cell） 三类。其中，在一个存储单元中，SLC 可以存储 1 个比特，MLC 可以存储 2 个比特，TLC 则可以存储 3 个比特。

一个存储单元内部，是通过不同的电压等级，来表示其所存储的信息的。

3.2 NOR flash

NOR flash与cpu通信有串行（spi）和并行两种。而NAND flash需要专门的nand flash interface与host并行通信。

Flash还有raw flash以及managed flash之分，对于raw flash，host端的软件复杂度高，需要有专门的驱动和控制，NOR Flash 和 NAND Flash 都属于这类型；Managed Flash 在其内部集成了 Flash Controller，用于完成擦写均衡、坏块管理、ECC校验等功能，可以减少host端控制的复杂度，eMMC、SD card、U盘等都属于这类型。