嵌入式系统的存储器系统.ppt

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1、嵌入式系统设计—基于ARM9微处理器S3C2410A第4章嵌入式系统的存储器系统南阳师范学院张帅4.1存储器系统概述4.1.1存储器系统的层次结构计算机系统的存储器被组织成一个6个层次的金字塔形的层次结构，如图4.1.1所示：S0层为CPU内部寄存器S1层为芯片内部的高速缓存（cache）S2层为芯片外的高速缓存（SRAM、DRAM、DDRAM）S3层为主存储器（Flash、PROM、EPROM、EEPROM）S4层为外部存储器（磁盘、光盘、CF、SD卡）S5层为远程二级存储（分布式文件系统、Web服

2、务器）图4.1.1存储器系统层次结构在这种存储器分层结构中，上面一层的存储器作为下一层存储器的高速缓存。CPU寄存器就是cache的高速缓存，寄存器保存来自cache的字；cache又是内存层的高速缓存，从内存中提取数据送给CPU进行处理，并将CPU的处理结果返回到内存中；内存又是主存储器的高速缓存，它将经常用到的数据从Flash等主存储器中提取出来，放到内存中，从而加快了CPU的运行效率。嵌入式系统的主存储器容量是有限的，磁盘、光盘或CF、SD卡等外部存储器用来保存大信息量的数据。在某些带有分布式文件

3、系统的嵌入式网络系统中，外部存储器就作为其他系统中被存储数据的高速缓存。4.2.1常见的嵌入式系统存储设备1．RAM（随机存储器）RAM可以被读和写，地址可以以任意次序被读。常见RAM的种类有SRAM（StaticRAM，静态随机存储器）、DRAM（DynamicRAM，动态随机存储器）、DDRAM（DoubleDataRateSDRAM，双倍速率随机存储器）。其中，SRAM比DRAM运行速度快，SRAM比DRAM耗电多，DRAM需要周期性刷新。2．ROM（只读存储器）ROM在烧入数据后，无需外加电源来

4、保存数据，断电后数据不丢失，但速度较慢，适合存储需长期保留的不变数据。在嵌入式系统中，ROM用固定数据和程序。4.2嵌入式系统存储设备分类3．FlashMemoryFlashmemory（闪速存储器）是嵌入式系统中重要的组成部分，用来存储程序和数据，掉电后数据不会丢失。但在使用FlashMemory时，必须根据其自身特性，对存储系统进行特殊设计，以保证系统的性能达到最优。FlashMemory是一种非易失性存储器，根据结构的不同可以将其分成NORFlash和NANDFlash两种。FlashMemory

5、在物理结构上分成若干个区块，区块之间相互独立。NORFlash把整个存储区分成若干个扇区（Sector），而NANDFlash把整个存储区分成若干个块（Block），可以对以块或扇区为单位的内存单元进行擦写和再编程。NAND和NOR——性能比较NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术NOR的读速度比NAND稍快一些NAND的写入速度比NOR快很多NAND的擦除速度远比NOR的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NAND和NOR——接口差别NORflas

6、h带有SRAM接口，线性寻址，可以很容易地存取其内部的每一个字节NANDflash使用复用接口和控制I/O多次寻址存取数据NAND读和写操作采用512字节的块，这一点有点像硬盘管理，此类操作易于取代硬盘等类似的块设备NAND和NOR——容量和成本NANDflash生产过程更为简单，成本低常见的NORflash为128KB～16MB，而NANDflash通常有512MB～2GBNOR主要应用在代码存储介质中，NAND适合于数据存储NAND在CompactFlash、SecureDigital、PCCard

7、s和MMC存储卡市场上所占份额最大NAND和NOR——可靠性和耐用性在NAND中每块的最大擦写次数是100万次，而NOR的擦写次数是10万次位交换的问题NANDflash中更突出，需要ECC纠错NANDflash中坏块随机分布，需要通过软件标定——产品量产的问题应用程序可以直接在NORFlash内运行，不需要再把代码读到系统RAM中运行。NORFlash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。NANDFlash结构可以达到高存储密度，并且写入

8、和擦除的速度也很快，应用NANDFlash的困难在于需要特殊的系统接口。在NORFlash上运行代码不需要任何的软件支持。在NANDFlash上进行同样操作时，通常需要驱动程序，也就是内存技术驱动程序（MTD）。NANDFlash和NORFlash在进行写入和擦除操作时都需要MTD。在NANDFlash中每个块的最大擦写次数是一百万次，而NORFlash的擦写次数是十万次。NANDFlash除了具有10:1的块擦除周期优势，典型的NANDF