存儲器是計算機系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分。它主要用于存儲程序代碼和數(shù)據(jù)，使計算機具備記憶和運行的功能。

存儲器是計算機系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分。它主要用于存儲程序代碼和數(shù)據(jù)，使計算機具備記憶和運行的功能。

存儲器按其存儲介質(zhì)特性主要分為兩大類：易失性存儲器和非易失性存儲器。

• 易失性存儲器：在斷電后數(shù)據(jù)會丟失，如 RAM。
• 非易失性存儲器：即使斷電也能保留數(shù)據(jù)，如 ROM、Flash，以及一些新興技術(shù)。

一、易失性存儲器（RAM）

RAM（Random Access Memory）是易失性的半導(dǎo)體存儲器，用于存儲運行中的程序和數(shù)據(jù)。

1、動態(tài)隨機存儲器DRAM（Dynamic RAM）

動態(tài)隨機存儲器（DRAM） 是一種易失性存儲器，采用電容存儲數(shù)據(jù)（電容帶電表示 1，不帶電表示 0），需要定期刷新以維持?jǐn)?shù)據(jù)完整性。由于其依賴時鐘信號進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，因此通常被稱為同步 DRAM（SDRAM），并常采用SDR（Single Data Rate）或DDR（Double Data Rate）模式。

2、靜態(tài)隨機存儲器SRAM

SRAM 的存儲單元通過鎖存器保存數(shù)據(jù)，不需要刷新。它的訪問速度比 DRAM 快，但存儲密度較低，成本較高。通常用于 CPU 的高速緩存 或 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲。

兩者對比如下表：

特性	DRAM	SRAM
存取速度	較慢	較快
集成度	較高	較低
生產(chǎn)成本	較低	較高
是否需要刷新	是	否
應(yīng)用	用于CPU內(nèi)部的高速緩存(Cache)	外部存儲

二、非易失性存儲器（ROM）

ROM（Read Only Memory）是一種非易失性的半導(dǎo)體存儲器，決定了存儲的數(shù)據(jù)不會因為斷電而丟失。盡管早期的 ROM 不能寫入，但隨著技術(shù)發(fā)展，現(xiàn)在一般包括多種可編程類型，如 EEPROM 和 Flash。

• MASK ROM：出廠時通過工藝固化的數(shù)據(jù)，不可修改。
• OTPROM（One-Time Programmable ROM）：一次性可編程，不可更改。
• EPROM：需要紫外線擦除后可重新寫入。
• EEPROM：支持電擦除，可以重復(fù)擦寫，適用于需要動態(tài)更新數(shù)據(jù)的場景。

特性	MASK ROM	OTPRPM	EPROM	EEPROM
數(shù)據(jù)可寫性	? 不可寫	? 不可寫	? 可擦寫	? 可擦寫
讀寫速度	? 快	? 快	? 慢	? 慢
集成度	? 較低	? 較低	? 較低	? 較低
用途	固件存儲（舊設(shè)備）	固件存儲（一次性）	固件存儲（可編程）	固件存儲（可更新）

三、非易失性存儲器（FLASH）

FLASH 存儲器，又稱為 Flash ROM，是一種可擦寫的非易失性存儲器，廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)、消費電子產(chǎn)品和數(shù)據(jù)中心。根據(jù)其結(jié)構(gòu)和訪問方式，F(xiàn)LASH 主要分為 NOR Flash 和 NAND Flash 兩種。

特性	NOR FLASH	NAND FLASH
同容量存儲器成本	較貴	較便宜
集成度	較低	較高
介質(zhì)類型	隨機存儲	連續(xù)存儲
地址線和數(shù)據(jù)線	獨立分開	共用
擦除單元	以“扇區(qū)/塊”擦除	以“扇區(qū)/塊”擦除
讀寫單元	可以基于字節(jié)讀寫	必須以“塊”為單位讀寫
讀取速度	較高	較低
寫入速度	較低	較高
壞塊	較少	較多
是否支持XIP	支持	不支持

四、應(yīng)用

在嵌入式系統(tǒng)中，通常使用 Flash 存儲程序 + RAM 運行程序，ROM 已逐漸被 Flash 替代，但在一些低成本設(shè)備中，仍用于固定存儲場景（如早期 MCU 的 Boot ROM）。

特性	RAM	ROM	Flash
讀寫速度	最快	較慢	讀取快、寫入慢
掉電數(shù)據(jù)	丟失	保留	保留
用途	運行程序	固件存儲（舊設(shè)備）	程序+數(shù)據(jù)存儲
擦寫次數(shù)	不限	一次/有限	有限（10萬次+）

五、新興存儲器技

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，存儲技術(shù)也在不斷創(chuàng)新與演進(jìn)。除了傳統(tǒng)的 RAM、ROM 和 Flash 存儲器，近年來涌現(xiàn)出一系列新興的非易失性存儲器技術(shù)，如 MRAM、ReRAM、FRAM 和 3D XPoint 等。這些技術(shù)在數(shù)據(jù)保留能力、讀寫速度、功耗、耐久性等方面具有顯著優(yōu)勢，正在逐步改變存儲器的格局，成為未來智能系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、邊緣計算和高性能計算領(lǐng)域的重要組成部分。

存儲器類型	原理	非易失性	讀寫速度	耐久性	適用場景
MRAM	基于磁性隧道結(jié)（MTJ），磁性材料的電阻狀態(tài)變化	? 是	高	數(shù)十億次	IoT設(shè)備、控制系統(tǒng)、緩存
ReRAM	基于材料的電阻變化（如氧化物的電阻變化）	? 是	中	數(shù)百萬到數(shù)億次	AI芯片、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備
FRAM	基于鐵電晶體的極化狀態(tài)	? 是	非常快	數(shù)百萬次以上	數(shù)據(jù)記錄、傳感器數(shù)據(jù)存儲
3D XPoint	結(jié)合了DRAM和Flash的優(yōu)點，支持逐字節(jié)訪問	? 是	高	非常高	數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)存儲
FPGA Block RAM	基于SRAM，可掉電保存（支持電池備份）	? 可選	高	無限次	FPGA內(nèi)部數(shù)據(jù)暫存
FPGA Distributed RAM	基于邏輯單元實現(xiàn)的SRAM	? 否	高	無限次	配置寄存器、狀態(tài)數(shù)據(jù)

六、其他

1、為什么叫 NOR / NAND？

在 Flash 存儲技術(shù)中：

• NOR Flash 的存儲單元結(jié)構(gòu)采用了類似于 NOR 邏輯門 的電路設(shè)計，支持隨機訪問，能夠如 RAM 一樣尋址單個字節(jié)。
• NAND Flash 的存儲單元結(jié)構(gòu)采用類似于 NAND 邏輯門 的串聯(lián)設(shè)計，訪問方式為 塊/頁，不適合直接執(zhí)行代碼，但適合大數(shù)據(jù)量存儲。

2、什么是DDR模式和SDR模式？

DDR（Double Data Rate） 和 SDR（Single Data Rate） 是兩種常用的內(nèi)存數(shù)據(jù)傳輸模式，其主要區(qū)別在于對時鐘信號的使用：

• SDR (Single Data Rate)：數(shù)據(jù)僅在時鐘的上升沿被采樣，一個時鐘周期傳輸一次數(shù)據(jù)；
• DDR (Double Data Rate)：數(shù)據(jù)在時鐘的上升沿和下降沿分別被采樣，一個時鐘周期可以傳輸兩次數(shù)據(jù)，因此傳輸速率更高。