RAM、ROM、EEPROM和Flash都是些啥？今天終于搞清楚了！

說(shuō)到存儲(chǔ)器，大家都能談?wù)搸拙?，但也僅此而已。RAM、ROM、EEPROM和Flash......都是存儲(chǔ)器的一種，但你知道它們有何區(qū)別？有何特點(diǎn)？分別用在哪種場(chǎng)合？恐怕沒(méi)幾個(gè)人能講清楚。

做人，不能膚淺！要有深度！有內(nèi)涵！對(duì)于自己感興趣的話題，要一探究竟，搞得明明白白！

看了上面這些五花八門(mén)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，估計(jì)你很頭大，別急，且聽(tīng)我一一道來(lái)。

從人類文明誕生以來(lái)，我們就一直在尋求能夠有效存儲(chǔ)信息的方式。從結(jié)繩記事、甲骨文、竹簡(jiǎn)、紙張到今天的閃存、量子存儲(chǔ)，腳步從未停止。

最早的信息存儲(chǔ)介質(zhì)是繩子，那個(gè)時(shí)候，文字還沒(méi)出現(xiàn)，人類以結(jié)繩進(jìn)行計(jì)數(shù)、記事。繩子上打結(jié)的數(shù)量表示事物的多少，而結(jié)的大小和形狀則表示其他信息，如部落發(fā)生的大事、天災(zāi)人禍以及歷法等。

后來(lái)，出現(xiàn)了文字，人們把獸骨、龜甲、竹簡(jiǎn)等當(dāng)作文字的載體。

但這些載體能夠記錄的信息有限，如何大量、高效地存儲(chǔ)信息成為一道難題。

后來(lái)，紙出現(xiàn)了，西漢（公元前202年-8年）初期，中國(guó)人發(fā)明了造紙術(shù)，這是對(duì)人類文明的巨大貢獻(xiàn)，因?yàn)樽阅且院?，信息的記錄、傳播和繼承變得容易了。

幾千年以來(lái)，人類存儲(chǔ)信息的介質(zhì)就是紙張，一直沒(méi)變過(guò)。

到了現(xiàn)代以后，存儲(chǔ)介質(zhì)又發(fā)生了很大的變化，如：選數(shù)管、穿孔卡片、磁帶、軟盤(pán)、光盤(pán)等。

由于本文的重點(diǎn)不是介紹存儲(chǔ)系統(tǒng)發(fā)展史，因此，在此一筆帶過(guò)，下面重點(diǎn)討論半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，顧名思義，就是用半導(dǎo)體材料作為介質(zhì)進(jìn)行信息存儲(chǔ)的器件。信息的本質(zhì)是什么？其實(shí)就是“0”和“1”。一個(gè)圖片、一段視頻、一段代碼，在存儲(chǔ)器中都是以“0”和“1”的形式存在的。

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器利用半導(dǎo)體介質(zhì)儲(chǔ)存電荷以實(shí)現(xiàn)信息存儲(chǔ)，存儲(chǔ)與讀取過(guò)程就是電荷的儲(chǔ)存或釋放。

按大類來(lái)分，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器分為易失性存儲(chǔ)器（RAM）和非易失性存儲(chǔ)器（ROM）。

隨機(jī)存儲(chǔ)器（Random Access Memory），簡(jiǎn)稱RAM，它可以讓用戶臨時(shí)存儲(chǔ)和訪問(wèn)數(shù)據(jù)、程序，訪問(wèn)速度很快，但其存儲(chǔ)的內(nèi)容在斷電后會(huì)丟失。電腦的內(nèi)存就是一種典型的RAM。

RAM進(jìn)一步又可分為DRAM（Dynamic Random Access Memory動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）和SRAM（Static Random Access Memory，靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）。

SRAM在工作時(shí)不需要刷新，而DRAM在工作時(shí)需要定期刷新，否則數(shù)據(jù)就會(huì)丟失，由此，SRAM的速度也要遠(yuǎn)大于DRAM。

SRAM依靠觸發(fā)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，花費(fèi)6個(gè)晶體管才能存儲(chǔ)1bit；DRAM依靠電容存儲(chǔ)，每個(gè)存儲(chǔ)元（1bit）只需1個(gè)電容和1個(gè)晶體管，有電流時(shí)為1，無(wú)電流時(shí)為0。DRAM放置久了，電荷則會(huì)流失，而SRAM則不存在電荷泄漏問(wèn)題。

基于以上特性，SRAM一般用在更高速CPU和較低速DRAM之間的緩存，即高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache），容量一般只有幾十K到幾十M，DRAM則用于電腦、手機(jī)等電子產(chǎn)品的主內(nèi)存，容量一般在百M(fèi)或GB級(jí)別。

DRAM根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格，又可以分為如下幾類：

SDRAM（Synchronous Dynamic Random Access Memory）：SDRAM是最早出現(xiàn)的DRAM類型之一，它與傳統(tǒng)的DRAM相比，在數(shù)據(jù)傳輸上更具有效率，SDRAM通常以其運(yùn)行速度命名，例如PC66、PC100、PC133等。

DDR（Double Data Rate）：DDR SDRAM是目前最常見(jiàn)和廣泛使用的DRAM類型之一。它采用雙倍數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，能夠在每個(gè)時(shí)鐘內(nèi)傳輸兩個(gè)數(shù)據(jù)位。DDR按代稱為DDR1、DDR2、DDR3、DDR4等，每一代都有不同的頻率和帶寬，性能逐步提升。

GDDR（Graphics Double Data Rate）：GDDR是專門(mén)為圖形處理器（GPU）設(shè)計(jì)的高速DRAM類型。它在DDR基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，具有更高的帶寬和更快的數(shù)據(jù)傳輸速度。GDDR也按代分為GDDR3、GDDR4、GDDR5等，每一代都增加了帶寬和性能。

LPDDR（Low Power Double Data Rate）：LPDDR是一種低功耗的移動(dòng)設(shè)備專用DRAM，它在DDR基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，以提供更高的能效和較低的功耗，按代分為L(zhǎng)PDDR3、LPDDR4、LPDDR5等，每一代都提升了能效和性能。

RAM先討論到這里，下面說(shuō)ROM。

電源關(guān)閉時(shí)，RAM不能保留數(shù)據(jù)，這個(gè)時(shí)候就需要ROM了。只讀存儲(chǔ)器（Read Only Memory）簡(jiǎn)稱ROM。

百度百科上對(duì)ROM的解釋是ROM只能讀出無(wú)法寫(xiě)入信息，這種說(shuō)法在很久以前可能是對(duì)的，但放在現(xiàn)在可能會(huì)誤導(dǎo)大家。

早期的ROM真的是只讀，出廠啥樣就永遠(yuǎn)啥樣，定型了，比如電腦主板的BIOS就是存儲(chǔ)在ROM中的，每次開(kāi)機(jī)流程都一樣，從出廠到報(bào)廢，BIOS完全不用變。

但是隨著時(shí)代的發(fā)展，需求越來(lái)越多，ROM變得不那么只讀了。

所以出現(xiàn)了PROM（可編程只讀存儲(chǔ)器），給用戶的芯片是空白的，用戶寫(xiě)一次之后就變成只讀了。

這顯然無(wú)法滿足需求，因?yàn)橛脩魧?xiě)一次后可能還想改，于是允許用紫外線擦除重寫(xiě)的EPROM（可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器）被發(fā)明了。EPROM與PROM相似，但它可以使用紫外線來(lái)擦除數(shù)據(jù)，并允許用戶多次重寫(xiě)數(shù)據(jù)，在編程前需要先擦除整個(gè)芯片，因此擦除和編程過(guò)程比較耗時(shí)。

用紫外線照射擦除太麻煩了，所以EEPROM（電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器）橫空出世，不同于EPROM，EEPROM可以通過(guò)在電路上加電脈沖來(lái)擦除數(shù)據(jù)，而不需要紫外線照射，并且支持反復(fù)擦寫(xiě)和編程，操作更加方便。

EEPROM有時(shí)候被稱為E方PROM，因?yàn)橛袃蓚€(gè)E，即E的平方，簡(jiǎn)稱E方。

EEPROM掉電后數(shù)據(jù)不丟失，可以保存100年，可以擦寫(xiě)100萬(wàn)次。EEPROM可靠、電路復(fù)雜、成本也高，所以其容量一般都在512K以下。

此外，EEPROM讀寫(xiě)是按字節(jié)操作的，所以雖然靈活，但速度比較慢，顯然不適宜存儲(chǔ)程序。

所以，就有了Flash ROM（閃存存儲(chǔ)器），簡(jiǎn)稱Flash，它也是可電擦除的，因此，F(xiàn)lash是一種廣義的EEPROM。

Flash的改進(jìn)主要在于擦寫(xiě)時(shí)不再以字節(jié)為單位，而是以塊為單位，從而簡(jiǎn)化了電路，降低了成本，擦寫(xiě)速度得到了提升，這顯然成為存儲(chǔ)程序的完美載體！

汽車(chē)上的單片機(jī)程序就是存儲(chǔ)在Flash中的，這樣便于擦除和編寫(xiě)，易于軟件更新與刷寫(xiě)。

Flash進(jìn)一步又可細(xì)分為NOR Flash和NAND Flash。

NOR Flash將數(shù)據(jù)線和地址線分開(kāi)，可以實(shí)現(xiàn)RAM一樣的隨機(jī)尋址功能，可以讀取任何一個(gè)字節(jié)，但擦除仍然要按塊來(lái)擦除。NOR Flash成本較高，容量相對(duì)小，常見(jiàn)的有128KB、256KB、1MB、2MB等。

NAND Flash數(shù)據(jù)線和地址線復(fù)用，不能利用地址線隨機(jī)尋址，讀取只能按頁(yè)來(lái)讀取，同樣，擦除仍然要按塊來(lái)擦除。NAND Flash比較便宜，容量大，更適合存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)。

NOR Flash適用于程序代碼并行讀寫(xiě)存儲(chǔ)，NAND Flash適用于數(shù)據(jù)或文件的串行讀寫(xiě)存儲(chǔ)，用戶不能直接運(yùn)行NAND Flash上的代碼，所以很多開(kāi)發(fā)板除了使用NAND Flash外，還需要使用一塊小的NOR Flash來(lái)運(yùn)行啟動(dòng)代碼。

最后介紹一下eMMC。

eMMC是embedded MultiMediaCard的簡(jiǎn)稱，即嵌入式多媒體卡，它是將Nand?Flash和Flash Controller和eMMC接口等封裝在一起的小型存儲(chǔ)系統(tǒng)。

這樣做的好處是簡(jiǎn)化了存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，降低了開(kāi)發(fā)復(fù)雜度。因?yàn)樯a(chǎn)Nand Flash的廠商很多，每家生成的產(chǎn)品特性都有差異，程序員需要針對(duì)這些特性做兼容性開(kāi)發(fā)，而eMMC則規(guī)定了統(tǒng)一的協(xié)議接口，程序員只需要根據(jù)協(xié)議開(kāi)發(fā)，就能兼容各個(gè)廠商的eMMC產(chǎn)品。

此外，eMMC的讀寫(xiě)性能更好，其在Nand Flash的基礎(chǔ)上，加入了Cache、Memory array等技術(shù)，大大提高了讀寫(xiě)速度。

eMMC的存儲(chǔ)容量很大，從4GB到256GB都有。

汽車(chē)存儲(chǔ)應(yīng)用分布

eMMC曾為智能手機(jī)而生，如今在汽車(chē)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，T-Box、車(chē)機(jī)、ADAS等均有使用。

文章讀到這里，相信大家對(duì)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的了解又更深入了一些，以后跟別人聊起RAM、ROM等，再也不心虛了。

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