電子設備中MCU類VS Linux類 不同的存儲方式

日常生活離不開各類電子產(chǎn)品，我們常見的電子產(chǎn)品通常以電路板作為載體，包含信息采集，信息處理，存儲，執(zhí)行等功能。

對于工程師來說，比起電路板，說開發(fā)板可能更親切一些。由于工程師在研發(fā)初期，大都在開發(fā)板上驗證功能，可以說開發(fā)板是所有電子設備最原始的狀態(tài)。開發(fā)板與存儲之間有什么樣的關聯(lián)呢？

開發(fā)板：MCU類VS Linux類 不同的存儲方式

根據(jù)處理器類型，開發(fā)板一般分為兩類：MCU類和 Linux 類。它們二者的存儲方式還是有很大的差異的。

首先是MCU類開發(fā)板，MCU就是工程師口中的單片機，采用MCU的系統(tǒng)一般僅需要簡單的操作或者控制，比如接收按鈕或按鍵的輸入信號，按照事先編好的程序，指揮馬達和LCD的外圍功能電路動作。

下圖就是一個MCU系統(tǒng)的主要組成部分：

可以很明顯的看出來MCU類的開發(fā)板它的存儲功能靠內(nèi)部存儲就足夠了。

內(nèi)部存儲分為ROM和RAM兩大類，存儲空間大小在幾十到幾百KB不等。如果不運行操作系統(tǒng)和圖形系統(tǒng)，MCU控制指令和代碼就會相對簡單，內(nèi)部ROM和RAM可以滿足大多數(shù)應用的系統(tǒng)存儲要求。

另外一類是Linux類開發(fā)板，這類開發(fā)板的處理器我們最常見的有Arm Cortex A系列。

目前主流Linux開發(fā)板運行的是Linux系統(tǒng)，采用的多是Arm Cortex A系列的處理器。同Windows操作系統(tǒng)一樣，Linux是一種開放源代碼，功能強大、可靠、穩(wěn)定性強、靈活而且具有極大的伸縮性的操作系統(tǒng)。

從下圖可以看出，Arm Cortex A處理器的內(nèi)部存儲有96KB的ROM和128KB的RAM。

如果不跑操作系統(tǒng)，做一些簡單的輸入輸出控制，代碼量不多的話，自帶的內(nèi)部存儲ROM和RAM是夠用的。但是Arm Cortex A處理器的運算資源很強大，通常是使用在嵌入式產(chǎn)品上，嵌入式產(chǎn)品的軟件是需要跑Linux操作系統(tǒng)的。

它的軟件方面主要分為兩大塊：Linux內(nèi)核和用戶應用程序。如果Linux使用比較輕量級的busybox來做文件系統(tǒng)，使用版本比較低的內(nèi)核kernel 3.2最終編譯完后，Linux內(nèi)核鏡像大小在4-10M，最精簡的文件系統(tǒng)就在16M左右，除此之外，用戶另外用戶肯定會在這個系統(tǒng)之上搭建自己的復雜的業(yè)務邏輯，要想支撐起比較復雜的用戶應用程序，僅靠處理器的內(nèi)部存儲空間顯然是不夠的。

大家看看手邊的Linux開發(fā)板，不難發(fā)現(xiàn)他們都額外增加了獨立的存儲芯片：SDARM和FLASH。

Linux開發(fā)板上的外部存儲芯片

典型的Linux開發(fā)板，比如大家都很熟悉的樹莓派4，使用的外部存儲芯片就是美光的8GB LPDDR4 SDRAM。

或許有人就疑惑了：為什么是外接存儲芯片，而不是直接在處理器芯片內(nèi)置大容量Flash和RAM？

原因有很多，比如成本問題。如果單純的加大RAM會占用很多硅片面積，這也會直接導致芯片價格的增加。在同樣的硅片上，占用硅片面積大會使得切割出來的芯片晶圓數(shù)量減少。再者，RAM的工藝繁雜，RAM所占硅片的面積大，就會容易產(chǎn)生缺陷，導致芯片的整體良品率下降。

外部存儲芯片如何與處理器進行工作的呢？

把Linux開發(fā)板看成一個大工廠，處理器是加工車間，外部的存儲芯片則相當于倉庫。為了提升工廠的產(chǎn)能，一是提高處理器的性能，這樣可以提升加工車間的效率；二是縮短原材料從倉庫到加工車間的時間，中間的臨時小倉庫，堆放目前專門生產(chǎn)的產(chǎn)品的原材料，可以大大縮短制造時間。小倉庫相當于存儲芯片中的DDR SDRAM，大倉庫則相當于存儲芯片中的Flash。

開發(fā)板上的DDR SDRAM用來保存用戶程序在運行時使用到的數(shù)據(jù)。而Flash，負責存儲應用程序等，就如電腦中的硬盤作用。

處理器，DDR SDRAM和Flash之間是如何進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)模?/strong>