內存的DRAM、SRAM

在學習數電的時候就學習過，RAM分為兩大類，有DRAM（Dynamic RAM）、SRAM（Static RAM），在裝機器的時候也經常會聽到DDR3 DDR4 DDR5等概念，下面詳細介紹。

首先DRAM和SRAM這兩大類，從原理上說：DRAM是將每bit數據保存在一個個的電容+晶體管內，而SRAM是將數據保存在一個個觸發器中，由于電容儲存的電荷會隨時間減少，因此，DRAM需要周期性刷新否則數據將會丟失，SRAM則沒有這種困擾。

但從工藝上來說，DRAM的電容會比SRAM觸發器更簡單，成本因此就更低，也更容易制作得更大容量，集成度更高。DRAM使用成本換取了訪問速度和集成度。

SRAM通常用在CPU Cache的小容量但高速的場景中。DRAM需要刷新 + 預充 + 激活等一系列步驟才能訪問使用，因此速度相對慢很多。

總結就是：

• SRAM 快但貴，小容量 → 用于 CPU cache。
• DDR 是 DRAM 快速變種，便宜大容量 → 用于主內存。

DDR

平時裝機佬們說的DDR4 DDR5這些，是指DDR（Double Data Rate DRAM：“雙倍數據速率”，所以是一種高速DRAM。

從原理上，它每個時鐘周期傳輸兩次數據（上升沿+下降沿），帶寬比傳統 SDRAM 更高。

其實，我們市面上現如今能買到的一般都是更好的DDR SDRAM，多了個S，代表著Synchronous DRAM，意思是和系統時鐘同步。這個具體不用管，反正DDR就是雙倍速率，就是快 φ(゜▽゜*)?

FLASH

FLASH，又叫閃存，是一種斷電不丟失數據（非易失性存儲器，NVM，Non-Volatile Memory）存儲器，是一種外存。其由浮柵晶體管構成，用于長期存儲數據或文件（例如U盤），寫入速度比較慢但是讀取速度很快。

常見的FLASH有兩種：

• NAND FLASH: 用于 SSD、U盤、TF 卡、eMMC（手機）
• NOR FLASH: 可隨機讀寫，常用于固件（BIOS/UEFI ROM）存儲 SPI NOR（BIOS 芯片）

沒錯，FLASH如今一般走SPI總線協議。

有關SPI FLASH，具體可以看這個：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/631629580

Intel于1988年首先開發出NOR Flash 技術，徹底改變了原先由EPROM（Erasable Programmable Read-Only-Memory電可編程序只讀存儲器）和EEPROM（電可擦只讀存儲器Electrically Erasable Programmable Read - Only Memory）一統天下的局面。緊接著，1989年，東芝公司發表了NAND Flash 結構，強調降低每比特的成本，有更高的性能，并且像磁盤一樣可以通過接口輕松升級。NOR Flash 的特點是芯片內執行（XIP ，eXecute In Place），這樣應用程序可以直接在Flash閃存內運行，不必再把代碼讀到系統RAM中。NOR 的傳輸效率很高，在1~4MB的小容量時具有很高的成本效益，但是很低的寫入和擦除速度大大影響到它的性能。NAND的結構能提供極高的單元密度，可以達到高存儲密度，并且寫入和擦除的速度也很快。應用NAND的困難在于Flash的管理需要特殊的系統接口。通常讀取NOR的速度比NAND稍快一些，而NAND的寫入速度比NOR快很多，在設計中應該考慮這些情況。
——《ARM嵌入式Linux系統開發從入門到精通》 李亞峰 歐文盛 等編著 清華大學出版社 P52

Flash閃存是NVM，可以對稱為塊的存儲器單元塊進行擦寫和再編程。任何flash器件的寫入操作只能在空或已擦除的單元內進行，所以大多數情況下，在進行寫入操作之前必須先執行擦除。NAND器件執行擦除操作是十分簡單的，而NOR則要求在進行擦除前先要將目標塊內所有的位都寫為0。

由于擦除NOR器件時是以64～128KB的塊進行的，執行一個寫入/擦除操作的時間為5s，與此相反，擦除NAND器件是以8～32KB的塊進行的，執行相同的操作最多只需要4ms。

其他有關NOR和NAND的區別，具體可以看這個：
http://www.rzrgm.cn/eleclsc/p/11393461.html

順便一提，手機中一般使用的eMMC也是使用FLASH做的：eMMC = NAND Flash + 控制器（Controller）

它是把 Flash 芯片和控制器封裝在一個 BGA 封裝中，通過標準化接口（JESD84）提供存儲功能，不需要額外的 Flash 控制器芯片。

SSD硬盤也是NAND FLASH制作而成的。NAND Flash 的成本更低，容量更高。

但是NOR FLASH也不是一無是處，雖然很難做大容量，但是其可以直接從FLASH中執行代碼，類似于ROM，并且支持隨機讀取，因此在BIOS固件的場景或者MCU/嵌入式設備啟動代碼、Bootloader（例如，STM32 芯片的內置 Flash等） 存儲等有重要作用。

注意：
剛剛說Flash 是一種 NVM（非易失性存儲器），它

• ? 不是 RAM（隨機存取存儲器）
• ? 不是傳統意義上的 ROM（只讀存儲器）
• ? 更準確地說，它是一種可擦寫的 ROM（即 EEPROM 的變種）

NVMe和PCIe

剛剛也說到了FLASH是一種NVM，順帶再提一嘴NVMe，NVMe是一種協議，全稱：Non-Volatile Memory Express。NVMe 專為 Flash 打造。

NVMe是專為基于 Flash 的固態硬盤（SSD）設計的一種訪問協議，工作在 PCIe 總線上。

如果說PCIe是高速公路，那么NVMe就是高速物流協議（專為 Flash 設計）。

NVMe 是協議層，是數據訪問的協議；PCIe 是物理層，是硬件接口（物理的數據傳輸通道），也就是 NVMe 協議運行在 PCIe 總線上。

如果你買了一個 NVMe SSD：它里面的顆粒是 NAND Flash，控制器支持 NVMe 協議，使用 PCIe 通道 與 CPU 通信

雙通道

裝機時，經常也可以聽到需要將內存條組成雙通道的說法，這樣性能更好，但是這具體是什么意思？

雙通道（Dual Channel）是一種內存帶寬增強的技術，這個技術是主板或內存控制器的一種工作方式，而非內存條本身的特性。

如果使用兩根規格同樣的內存條，主板可以將他們組成雙通道模式。采用這個模式下的主板，可以同時讀寫兩條內存，也就說性能可以翻倍。

兩根內存條帶寬就是兩個總線，相當于高速路由單車道變成雙車道，所以數據傳輸效率更高。

有雙通道了，有三通道、四通道....這些說法嗎？
答：對也不對，可以看下表：

• Intel X58 平臺（2008）：支持 三通道，典型配置是 3×2GB 內存；
• Intel X299、AMD TRX40（Threadripper）：支持 四通道；
• Intel Xeon Scalable/AMD EPYC：支持 六或八通道（每個內存控制器掛更多 DIMM）。

多通道的目的是為了提升帶寬，提升數據的傳輸效率，不能提高時序延遲，但是對于機器來說，2 * 8GB 總是比單根 16GB 的內存條確實性能要更好的，但是這個也取決于主板是否支持。
如今的家用電腦/筆記本等一般均支持雙通道，服務器支持更多通道組成。