電子裝置內幕:RAM和ROM小百科

知微之见發表於2024-03-05

大家好,我是知微。

在智慧手機出現之前,大家對RAM和ROM這兩個詞都沒什麼概念。如今很多手機在宣傳的時候,都會標明有多大的RAM(執行記憶體)和ROM(儲存空間),因為這在很大程度上影響手機的使用流暢度和使用壽命。

其實,RAM和ROM也有很多種,本文將詳細介紹不同型別RAM和ROM,以及它們的使用場景。

RAM(易失性儲存器)

  • 早期的RAM是一種易失性儲存器,它可以隨機讀取和寫入資料。在這個階段,RAM是一種相對易失的儲存,通常在電源斷開時會失去儲存的資料。

  • 現代RAM仍然是易失性儲存器,但有了更快的速度和更高的密度。在計算機系統中,RAM用於臨時儲存正在執行的程式和資料。

1. SRAM(靜態隨機儲存器)

  • SRAM是一種快取記憶體儲存器,以其快速的讀寫速度和相對較低的功耗而聞名。它由觸發器電路構成,能夠在不斷電的情況下保持儲存資料。

  • SRAM晶片通常用於快取記憶體(如CPU和GPU中的L1/L2快取),因為它們具有快速讀寫能力和不需要重新整理的特性。由於每個SRAM儲存單元需要6個電晶體,因此其整合度較低,儲存容量有限,通常在幾MB到幾十MB之間。

2. DRAM(動態隨機儲存器)

  • DRAM是一種常見的記憶體型別,以其高密度和相對低廉的價格而受歡迎。它的儲存單元是由一個電容和一個電晶體組成,需要定期重新整理以保持資料。雖然DRAM的讀寫速度較慢,但在系統記憶體方面表現出色。

3. SDRAM(同步動態隨機訪問儲存器)

  • SDRAM是同步性儲存器,它的操作是與系統時鐘同步的。相對於早期的DRAM(動態隨機訪問儲存器)來說,提供了更高的資料傳輸速度。它通常具有較低的延遲,適用於需要快速讀寫的應用場景。

4. DDR SDRAM(雙倍資料速率同步動態隨機訪問儲存器)

  • DDR SDRAM是SDRAM的一種升級版本,資料傳輸速率是SDRAM的兩倍,提高記憶體頻寬。 DDR SDRAM有不同的版本,如DDR2、DDR3、DDR4等,每個版本都提供了更高的頻率和更好的效能。

ROM(非易失性儲存器)

最初,ROM是一種只讀儲存器,一旦資料被寫入,通常就不能被隨意擦除或修改。

隨著技術的進步,現代計算機系統中的“ROM”通常指的是非易失性儲存器,但不再嚴格限制為只讀。快閃記憶體技術,如NAND Flash和NOR Flash,允許多次擦除和重寫資料。因此,現代的“ROM”更靈活,可以用於儲存可更新的韌體和作業系統。

1. Mask ROM(掩模只讀儲存器)

  • Mask ROM是一種固化資料的只讀儲存器,其內容在製造時由晶片製造商預設。由於其固定性,無法被使用者修改,通常用於儲存韌體和基本的系統軟體。

  • 這就好比你買了一本精裝書,裡面的文字是印刷好的,你無法修改,但可以隨時閱讀。

2. PROM(可程式設計只讀儲存器)

  • PROM允許使用者一次性程式設計,透過燒錄資料來定製儲存內容。一旦程式設計完成,資料將永久儲存在其中。PROM在一些應用中提供了更大的靈活性。

  • 舉個例子:你可以把PROM想象成一張貼在冰箱上的備忘錄,你用水彩筆寫上“買牛奶”後,就不能擦掉或改變了。

3. EPROM(可擦寫可程式設計只讀儲存器)

  • EPROM具有擦寫功能,擦除操作需要使用紫外線,然後重新程式設計。儘管這種過程有一定的繁瑣性,但EPOM在一些特殊應用中仍然有其獨特的價值。

  • EPROM常用於嵌入式系統中,用於儲存韌體或載入程式。

4. EEPROM(電可擦寫可程式設計只讀儲存器)

  • EEPROM不需要紫外線,透過電訊號就能實現擦寫操作。這使得EEPROM更加靈活,可在系統執行時進行修改。它常用於儲存配置資訊和小規模的資料。

  • EEPROM就像一個可以反覆擦寫的小本子,你可以在上面寫東西,需要修改時再擦掉重新寫。

5. Flash儲存器

Flash儲存器結合了高密度和可擦寫的優勢,廣泛應用於移動裝置、儲存卡和固態硬碟等領域。它以塊的形式擦除,相對於EEPROM而言,Flash儲存器的擦寫速度更快。Flash又分為NAND Flash和NOR Flash,以下是對NAND Flash和NOR Flash的詳細介紹:

NAND Flash

  • NAND Flash以塊(Block)的形式組織資料,每個塊包含多個頁面(Page),而每個頁面包含多個位元組。資料是以頁為單位進行讀寫和擦除。NAND Flash的壽命較長,但其擦寫次數有限,因此適用於需要大容量、高速度、相對較低擦寫次數的應用場景

  • 常用於大容量、高效能的儲存需求,例如固態硬碟(SSD)、USB驅動器、SD卡、eMMC等。

NOR Flash

  • NOR Flash以位元組為單位進行定址,具有直接訪問任意位元組的能力,不需要透過塊擦除。這使得它更適用於隨機讀取。NOR Flash的壽命通常較長,適用於需要頻繁擦寫和相對較低容量的應用。

  • 常用於嵌入式系統、韌體儲存、引導程式碼等場景。

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