存儲(chǔ)器的分類有哪些 常用的存儲(chǔ)器有哪些

典型的SoC存儲(chǔ)體系包括處理器內(nèi)部的寄存器、高速緩存（Cache）、片內(nèi)ROM、片外主存。其中，內(nèi)部寄存器通常由十幾個(gè)到幾十個(gè)構(gòu)成，用于緩存程序運(yùn)行時(shí)頻繁使用的數(shù)據(jù)（局部變量、函數(shù)參數(shù)等）。

Cache是提升處理器性能的關(guān)鍵部件，以塊為單位，通過(guò)FIFO或LRU替換算法，對(duì)指令或數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，降低處理器與片外存儲(chǔ)的交換頻率。Cache一般可分為1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)Cache。對(duì)于多核處理器而言，1級(jí)Cache為每個(gè)核獨(dú)享，2、3級(jí)Cache為多核共享，容量逐級(jí)遞增，速度逐級(jí)遞減。

片內(nèi)ROM作為只讀存儲(chǔ)器，通常用來(lái)存放SoC系統(tǒng)的啟動(dòng)程序，然后從外存中讀取系統(tǒng)系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序，送到主存。

片外主存用于存放當(dāng)前正在運(yùn)行的系統(tǒng)程序、應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)及堆棧等關(guān)鍵信息。通常采用易失存儲(chǔ)器，如SDRAM、DDR2、DDR3等，系統(tǒng)掉電后信息丟失。Flash為SoC的主要外存，可分為Nor Flash和Nand Flash。Nor Flash具有字節(jié)尋址能力，通常用來(lái)存放系統(tǒng)引導(dǎo)啟動(dòng)程序，可實(shí)現(xiàn)SoC的片外啟動(dòng)。Nand Flash為塊設(shè)備，存儲(chǔ)容量大，非易失，用來(lái)存放系統(tǒng)程序，如操作系統(tǒng)等。

由典型的SoC存儲(chǔ)體系包括處理器內(nèi)部的寄存器、高速緩存（Cache）、片內(nèi)ROM、片外主存。其中，內(nèi)部寄存器通常由十幾個(gè)到幾十個(gè)構(gòu)成，用于緩存程序運(yùn)行時(shí)頻繁使用的數(shù)據(jù)（局部變量、函數(shù)參數(shù)等）。

Cache是提升處理器性能的關(guān)鍵部件，以塊為單位，通過(guò)FIFO或LRU替換算法，對(duì)指令或數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，降低處理器與片外存儲(chǔ)的交換頻率。Cache一般可分為1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)Cache。對(duì)于多核處理器而言，1級(jí)Cache為每個(gè)核獨(dú)享，2、3級(jí)Cache為多核共享，容量逐級(jí)遞增，速度逐級(jí)遞減。

片內(nèi)ROM作為只讀存儲(chǔ)器，通常用來(lái)存放SoC系統(tǒng)的啟動(dòng)程序，然后從外存中讀取系統(tǒng)系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序，送到主存。

片外主存用于存放當(dāng)前正在運(yùn)行的系統(tǒng)程序、應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)及堆棧等關(guān)鍵信息。通常采用易失存儲(chǔ)器，如SDRAM、DDR2、DDR3等，系統(tǒng)掉電后信息丟失。Flash為SoC的主要外存，可分為Nor Flash和Nand Flash。Nor Flash具有字節(jié)尋址能力，通常用來(lái)存放系統(tǒng)引導(dǎo)啟動(dòng)程序，可實(shí)現(xiàn)SoC的片外啟動(dòng)。Nand Flash為塊設(shè)備，存儲(chǔ)容量大，非易失，用來(lái)存放系統(tǒng)程序，如操作系統(tǒng)等。

由SoC存儲(chǔ)體系中的歌存儲(chǔ)器的特性，構(gòu)成分層存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，如圖所示，從內(nèi)部寄存器到外部存儲(chǔ)器，訪問(wèn)速度越來(lái)越慢，存儲(chǔ)容量越來(lái)越大，成本越來(lái)越低，且上一層的存儲(chǔ)內(nèi)容是下一層的子集。采用分層存儲(chǔ)設(shè)計(jì)可以在性能、容量和成本之間尋找平衡點(diǎn)。

01存儲(chǔ)器分類

1、按照訪問(wèn)方式分類

• 隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM，Random Access Memory） ，訪問(wèn)順序與存儲(chǔ)位置無(wú)關(guān)，比如主存、cache等。
• 順序存儲(chǔ)器（SAM，Sequential Access Memory） ，信息按照順序存放和讀取，容量大，速度慢。
• 內(nèi)容可尋址寄存器（CAM，Content Addressable Memory） ，不是通過(guò)地址訪問(wèn)，而是按內(nèi)容檢索到存儲(chǔ)位置進(jìn)行讀寫。

2、按信息是否可更改分類

• RAM，斷電后數(shù)據(jù)丟失，數(shù)據(jù)可寫入更改
• ROM，斷電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，信息一旦寫入就不能更改

3、按斷電后信息的可保存性分類

• 非易失性存儲(chǔ)器（NVM，Non-Volatile Memory），斷電后不會(huì)丟失數(shù)據(jù)，如ROM、閃存Flash、光盤等。
• 易失性存儲(chǔ)器（Volatile Memory），斷電后會(huì)丟失數(shù)據(jù)，比如主存、cache。

（關(guān)于RAM和ROM的細(xì)分，附上筆者整理的筆記，字丑勿怪）

02常用的存儲(chǔ)器

1、靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）

SRAM不需要刷新頂啊路就能保持內(nèi)部存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的狀態(tài)，所以SRAM的訪問(wèn)速度非?？?，可達(dá)到和處理器的時(shí)鐘同步。但由于SRAM存儲(chǔ)每一位都需要用到6個(gè)晶體管，因此功耗較高、面積較大，成本自然就很高。因此SRAM常常被用作cache這種對(duì)速度要求很高，但對(duì)存儲(chǔ)容量要求不高的存儲(chǔ)器。

2、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DRAM）

DRAM相比于SRAM，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，因此存儲(chǔ)密度更高、體積更小、容量更大、價(jià)格更低，可用于存儲(chǔ)大規(guī)模的程序和數(shù)據(jù)。但是需要定期對(duì)電容進(jìn)行充電以使其保持原值不變，這一過(guò)程稱為刷新。在刷新過(guò)程中，所有工作指令只能等待而無(wú)法執(zhí)行，因此DRAM的性能要遠(yuǎn)低于SRAM。

DRAM的種類很多，如SDRAM、DDR、DDR2、DDR3等，但均以SDRAM（Synchronous Dynamic RAM）為基本架構(gòu)。DDR在時(shí)鐘的上升沿和下降沿均采樣數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)Double Data Rate，最大帶寬是SDRAM的兩倍。DDR2和DDR3分別擁有4bit、8bit數(shù)據(jù)預(yù)取能力，因此速度也比前代成倍提升。

3、閃存Flash

閃存Flash是一種非易失性存儲(chǔ)器，是EEPROM的變種，但成本要遠(yuǎn)低于EEPROM。NOR Flash 和 NAND Flash是市場(chǎng)上兩種主流的Flash存儲(chǔ)器。

NOR Flash可以芯片內(nèi)執(zhí)行，采用隨機(jī)訪問(wèn)，與SRAM相似，應(yīng)用程序可以直接在Flash內(nèi)運(yùn)行而不必把代碼再讀取到系統(tǒng)主存中。多用于存放系統(tǒng)啟動(dòng)程序。

NAND Flash的訪問(wèn)是以塊為單位進(jìn)行的，不能直接運(yùn)行存儲(chǔ)在里面的代碼，更適用于存儲(chǔ)大規(guī)模數(shù)據(jù)，如U盤、固態(tài)硬盤等。