存儲(chǔ)器(Memory)是現(xiàn)代信息技術(shù)中用于保存信息的記憶設(shè)備。其概念很廣,有很多層次,在數(shù)字系統(tǒng)中,只要能保存二進(jìn)制數(shù)據(jù)的都可以是存儲(chǔ)器;在集成電路中,一個(gè)沒有實(shí)物形式的具有存儲(chǔ)功能的電路也叫存儲(chǔ)器,如RAM、FIFO等;在系統(tǒng)中,具有實(shí)物形式的存儲(chǔ)設(shè)備也叫存儲(chǔ)器,如內(nèi)存條、TF卡等。計(jì)算機(jī)中全部信息,包括輸入的原始數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)程序、中間運(yùn)行結(jié)果和最終運(yùn)行結(jié)果都保存在存儲(chǔ)器中。它根據(jù)控制器指定的位置存入和取出信息。有了存儲(chǔ)器,計(jì)算機(jī)才有記憶功能,才能保證正常工作。計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器按用途存儲(chǔ)器可分為主存儲(chǔ)器(內(nèi)存)和輔助存儲(chǔ)器(外存),也有分為外部存儲(chǔ)器和內(nèi)部存儲(chǔ)器的分類方法。外存通常是磁性介質(zhì)或光盤等,能長期保存信息。內(nèi)存指主板上的存儲(chǔ)部件,用來存放當(dāng)前正在執(zhí)行的數(shù)據(jù)和程序,但僅用于暫時(shí)存放程序和數(shù)據(jù),關(guān)閉電源或斷電,數(shù)據(jù)會(huì)丟失。
存儲(chǔ)器的分類特點(diǎn)及其應(yīng)用
在嵌入式系統(tǒng)中最常用的存儲(chǔ)器類型分為三類:
1.隨機(jī)存取的RAM;
2.只讀的ROM;
3.介于兩者之間的混合存儲(chǔ)器
1.隨機(jī)存儲(chǔ)器(Random Access Memory,RAM)
RAM能夠隨時(shí)在任一地址讀出或?qū)懭雰?nèi)容。 RAM的優(yōu)點(diǎn)是讀/寫方便、使用靈活;
RAM的缺點(diǎn)是不能長期保存信息,一旦停電,所存信息就會(huì)丟失。 RAM用于二進(jìn)制信息的臨時(shí)存儲(chǔ)或緩沖存儲(chǔ)
2.只讀存儲(chǔ)器(Read-Only Memory,ROM)
ROM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可以被任意讀取,斷電后,ROM中的數(shù)據(jù)仍保持不變,但不可以寫入數(shù)據(jù)。
ROM在嵌入式系統(tǒng)中非常有用,常常用來存放系統(tǒng)軟件(如ROM BIOS)、應(yīng)用程序等不隨時(shí)間改變的代碼或數(shù)據(jù)。
ROM存儲(chǔ)器按發(fā)展順序可分為:掩膜ROM、可編程ROM(PROM)和可擦寫可編程ROM(EPROM)。
3. 混合存儲(chǔ)器
混合存儲(chǔ)器既可以隨意讀寫,又可以在斷電后保持設(shè)備中的數(shù)據(jù)不變?;旌洗鎯?chǔ)設(shè)備可分為三種:
EEPROM NVRAM FLASH
?。?)EEPROM
EEPROM是電可擦寫可編程存儲(chǔ)設(shè)備,與EPROM不同的是EEPROM是用電來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的清除,而不是通過紫外線照射實(shí)現(xiàn)的。
EEPROM允許用戶以字節(jié)為單位多次用電擦除和改寫內(nèi)容,而且可以直接在機(jī)內(nèi)進(jìn)行,不需要專用設(shè)備,方便靈活,常用作對(duì)數(shù)據(jù)、參數(shù)等經(jīng)常修改又有掉電保護(hù)要求的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。
(2) NVRAM
NVRAM通常就是帶有后備電池的SRAM。當(dāng)電源接通的時(shí)候,NVRAM就像任何其他SRAM一樣,但是當(dāng)電源切斷的時(shí)候,NVRAM從電池中獲取足夠的電力以保持其中現(xiàn)存的內(nèi)容。
NVRAM在嵌入式系統(tǒng)中使用十分普遍,它最大的缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴,因此,它的應(yīng)用被限制于存儲(chǔ)僅僅幾百字節(jié)的系統(tǒng)關(guān)鍵信息。
?。?)Flash
Flash(閃速存儲(chǔ)器,簡稱閃存)是不需要Vpp電壓信號(hào)的EEPROM,一個(gè)扇區(qū)的字節(jié)可以在瞬間(與單時(shí)鐘周期比較是一個(gè)非常短的時(shí)間)擦除。
Flash比EEPROM優(yōu)越的方面是,可以同時(shí)擦除許多字節(jié),節(jié)省了每次寫數(shù)據(jù)前擦除的時(shí)間,但一旦一個(gè)扇區(qū)被擦除,必須逐個(gè)字節(jié)地寫進(jìn)去,其寫入時(shí)間很長。
存儲(chǔ)器工作原理
這里只介紹動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器(DRAM)的工作原理。
工作原理
動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器每片只有一條輸入數(shù)據(jù)線,而地址引腳只有8條。為了形成64K地址,必須在系統(tǒng)地址總線和芯片地址引線之間專門設(shè)計(jì)一個(gè)地址形成電路。使系統(tǒng)地址總線信號(hào)能分時(shí)地加到8個(gè)地址的引腳上,借助芯片內(nèi)部的行鎖存器、列鎖存器和譯碼電路選定芯片內(nèi)的存儲(chǔ)單元,鎖存信號(hào)也靠著外部地址電路產(chǎn)生。
當(dāng)要從DRAM芯片中讀出數(shù)據(jù)時(shí),CPU首先將行地址加在A0-A7上,而后送出RAS鎖存信號(hào),該信號(hào)的下降沿將地址鎖存在芯片內(nèi)部。接著將列地址加到芯片的A0-A7上,再送CAS鎖存信號(hào),也是在信號(hào)的下降沿將列地址鎖存在芯片內(nèi)部。然后保持WE=1,則在CAS有效期間數(shù)據(jù)輸出并保持。
當(dāng)需要把數(shù)據(jù)寫入芯片時(shí),行列地址先后將RAS和CAS鎖存在芯片內(nèi)部,然后,WE有效,加上要寫入的數(shù)據(jù),則將該數(shù)據(jù)寫入選中的存貯單元。
存儲(chǔ)器芯片
由于電容不可能長期保持電荷不變,必須定時(shí)對(duì)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)電路的各存儲(chǔ)單元執(zhí)行重讀操作,以保持電荷穩(wěn)定,這個(gè)過程稱為動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器刷新。PC/XT機(jī)中DRAM的刷新是利用DMA實(shí)現(xiàn)的。首先應(yīng)用可編程定時(shí)器8253的計(jì)數(shù)器1,每隔1⒌12μs產(chǎn)生一次DMA請(qǐng)求,該請(qǐng)求加在DMA控制器的0通道上。當(dāng)DMA控制器0通道的請(qǐng)求得到響應(yīng)時(shí),DMA控制器送出到刷新地址信號(hào),對(duì)動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器執(zhí)行讀操作,每讀一次刷新一行。
評(píng)論