嵌入式存储器及系统结构

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1、嵌入式存储器及系统结构李立华2007.04.13目录1.嵌入式存储器简介1.1常用存储器简介1.嵌入式系统存储器1.1常用存储器简介存储器按配置分为内存(主存)和外存。在嵌入式系统中，嵌入式系统中的外存一般当作外围接口部件，如USB、SD卡等。在现代嵌入式系统中，内存全部采用半导体存储器。目前，半导体存储器主要包括以下几大类：(1)RAM类RAM类包括RAM、SRAM、DRAM、SDRAM目前，我们的嵌入式系统的，一般有内置RAM和SDRAM等。其特点是具有数据读写功能。RAM一般均作内存使用。(2)ROM类型ROM主要有掩膜ROM、PROM(一次可编程)、EPROM（紫外线可

2、擦除）、EEPROM（电可擦除）和FLASH型ROM。在我们常用的嵌入式系统中，一般都是Flash型ROM。也有个别系统中，产品量产后，为了节省硬件，用掩膜ROM代替NorFlash。在一般的MCU中，都内置有RAM和FlashROM。如Atmel89C51中，自带有128Byte的RAM和128K的ROM。(3)半导体外存在嵌入式系统中，主要有NandFlash、I2CEEPROM、SPIFlash等。NandFlash和很多优点。后面我们将重点介绍。I2CEEPROM主要用于存储少量数据，其优点是外接电路简单。缺点是数据存取速度慢。1.2Flash存储器的分类在嵌入式系统中

3、，Flash包括MCU内置Flash,独立的NorFlash、NandFlash等。其中，MCU内置FlashROM与NorFlash在嵌入式系统中起的作用相同，一般均用作程序存储器。在这里我们只对NorFlash和NandFlash进行讨论。NOR型与NAND型闪存的区别很大，打个比方说，NOR型闪存更像内存，有独立的地址线和数据线，但价格比较贵，容量比较小；而NAND型更像硬盘，地址线和数据线是共用的I/O线，类似硬盘的所有信息都通过一条硬盘线传送一般，而且NAND型与NOR型闪存相比，成本要低一些，而容量大得多。因此，NOR型闪存比较适合频繁随机读写的场合，通常用于存储程

4、序代码并直接在闪存内运行，手机就是使用NOR型闪存的大户，所以手机的“内存”容量通常不大；NAND型闪存主要用来存储资料，我们常用的闪存产品，如闪存盘、数码存储卡都是用NAND型闪存。　　这里我们还需要端正一个概念，那就是闪存的速度其实很有限，它本身操作速度、频率就比内存低得多，而且NAND型闪存类似硬盘的操作方式效率也比内存的直接访问方式慢得多。因此，不要以为闪存盘的性能瓶颈是在接口，甚至想当然地认为闪存盘采用USB2.0接口之后会获得巨大的性能提升。　　前面提到NAND型闪存的操作方式效率低，这和它的架构设计和接口设计有关，它操作起来确实挺像硬盘（其实NAND型闪存

5、在设计之初确实考虑了与硬盘的兼容性），它的性能特点也很像硬盘：小数据块操作速度很慢，而大数据块速度就很快，这种差异远比其他存储介质大的多。这种性能特点非常值得我们留意。NOR的特点是芯片内执行(XIP,eXecuteInPlace)，这样应用程序可以直接在flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。NOR的传输效率很高，在1～4MB的小容量时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。NAND结构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快。应用NAND的困难在于flash的管理和需要特殊的系统接口。性能比较flash闪存

6、是非易失存储器，可以对称为块的存储器单元块进行擦写和再编程。任何flash器件的写入操作只能在空或已擦除的单元内进行，所以大多数情况下，在进行写入操作之前必须先执行擦除。NAND器件执行擦除操作是十分简单的，而NOR则要求在进行擦除前先要将目标块内所有的位都写为0。　　由于擦除NOR器件时是以64～128KB的块进行的，执行一个写入/擦除操作的时间为5s，与此相反，擦除NAND器件是以8～32KB的块进行的，执行相同的操作最多只需要4ms。　　执行擦除时块尺寸的不同进一步拉大了NOR和NADN之间的性能差距，统计表明，对于给定的一套写入操作(尤其是更新小文件时更多的擦除

7、操作必须在基于NOR的单元中进行。这样，当选择存储解决方案时，设计师必须权衡以下的各项因素。　　●NOR的读速度比NAND稍快一些。　　●NAND的写入速度比NOR快很多。　　●NAND的4ms擦除速度远比NOR的5s快。　　●大多数写入操作需要先进行擦除操作。　　●NAND的擦除单元更小，相应的擦除电路更少。接口差别NORflash带有SRAM接口，有足够的地址引脚来寻址，可以很容易地存取其内部的每一个字节。NAND器件使用复杂的I/O口来串行地存取数据，各个产品或厂商的方