存儲器(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,只要能保存二進制數(shù)據(jù)的都可以是存儲器;在集成電路中,一個沒有實物形式的具有存儲功能的電路也叫存儲器,如RAM、FIFO等;在系統(tǒng)中,具有實物形式的存儲設(shè)備也叫存儲器,如內(nèi)存條、TF卡等。計算機中全部信息,包括輸入的原始數(shù)據(jù)、計算機程序、中間運行結(jié)果和最終運行結(jié)果都保存在存儲器中。它根據(jù)控制器指定的位置存入和取出信息。有了存儲器,計算機才有記憶功能,才能保證正常工作。計算機中的存儲器按用途存儲器可分為主存儲器(內(nèi)存)和輔助存儲器(外存),也有分為外部存儲器和內(nèi)部存儲器的分類方法。外存通常是磁性介質(zhì)或光盤等,能長期保存信息。內(nèi)存指主板上的存儲部件,用來存放當前正在執(zhí)行的數(shù)據(jù)和程序,但僅用于暫時存放程序和數(shù)據(jù),關(guān)閉電源或斷電,數(shù)據(jù)會丟失。
存儲器的分類特點及其應(yīng)用
在嵌入式系統(tǒng)中最常用的存儲器類型分為三類:
1.隨機存取的RAM;
2.只讀的ROM;
3.介于兩者之間的混合存儲器
1.隨機存儲器(Random Access Memory,RAM)
RAM能夠隨時在任一地址讀出或?qū)懭雰?nèi)容。 RAM的優(yōu)點是讀/寫方便、使用靈活;
RAM的缺點是不能長期保存信息,一旦停電,所存信息就會丟失。 RAM用于二進制信息的臨時存儲或緩沖存儲
2.只讀存儲器(Read-Only Memory,ROM)
ROM中存儲的數(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)用程序等不隨時間改變的代碼或數(shù)據(jù)。
ROM存儲器按發(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. 混合存儲器
混合存儲器既可以隨意讀寫,又可以在斷電后保持設(shè)備中的數(shù)據(jù)不變?;旌洗鎯υO(shè)備可分為三種:
EEPROM NVRAM FLASH
(1)EEPROM
EEPROM是電可擦寫可編程存儲設(shè)備,與EPROM不同的是EEPROM是用電來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的清除,而不是通過紫外線照射實現(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,而且可以直接在機內(nèi)進行,不需要專用設(shè)備,方便靈活,常用作對數(shù)據(jù)、參數(shù)等經(jīng)常修改又有掉電保護要求的數(shù)據(jù)存儲器。
?。?) NVRAM
NVRAM通常就是帶有后備電池的SRAM。當電源接通的時候,NVRAM就像任何其他SRAM一樣,但是當電源切斷的時候,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,它最大的缺點是價格昂貴,因此,它的應(yīng)用被限制于存儲僅僅幾百字節(jié)的系統(tǒng)關(guān)鍵信息。
?。?)Flash
Flash(閃速存儲器,簡稱閃存)是不需要Vpp電壓信號的EEPROM,一個扇區(qū)的字節(jié)可以在瞬間(與單時鐘周期比較是一個非常短的時間)擦除。
Flash比EEPROM優(yōu)越的方面是,可以同時擦除許多字節(jié),節(jié)省了每次寫數(shù)據(jù)前擦除的時間,但一旦一個扇區(qū)被擦除,必須逐個字節(jié)地寫進去,其寫入時間很長。
存儲器工作原理
這里只介紹動態(tài)存儲器(DRAM)的工作原理。
工作原理
動態(tài)存儲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)計一個地址形成電路。使系統(tǒng)地址總線信號能分時地加到8個地址的引腳上,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)的存儲單元,鎖存信號也靠著外部地址電路產(chǎn)生。
當要從DRAM芯片中讀出數(shù)據(jù)時,CPU首先將行地址加在A0-A7上,而后送出RAS鎖存信號,該信號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,也是在信號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。
當需要把數(shù)據(jù)寫入芯片時,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。
存儲器芯片
由于電容不可能長期保持電荷不變,必須定時對動態(tài)存儲電路的各存儲單元執(zhí)行重讀操作,以保持電荷穩(wěn)定,這個過程稱為動態(tài)存儲器刷新。PC/XT機中DRAM的刷新是利用DMA實現(xiàn)的。首先應(yīng)用可編程定時器8253的計數(shù)器1,每隔1⒌12μs產(chǎn)生一次DMA請求,該請求加在DMA控制器的0通道上。當DMA控制器0通道的請求得到響應(yīng)時,DMA控制器送出到刷新地址信號,對動態(tài)存儲器執(zhí)行讀操作,每讀一次刷新一行。
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