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FPGA中ROM与RAM相关知识总结(五)(一)
2019-08-24 00:06:50 】 浏览:59
Tags:FPGA ROM RAM 相关 知识 总结

  把看到的关于存储的一些东西整理一下,有些话来自于网友,所以还是那句话,看到的人要带着自己的思考去看,记住尽信书不如无书,fighting!!!

  

    一、基本概念

         最熟悉的两个词语应该是RAM与ROM,RAM(Random Access Memory)的全名为随机存取记忆体,它相当于PC机上的移动存储,用来存储和保存数据的。它在任何时候都可以读写,RAM通常是作为操作系统或其他正在运行程序的临时存储介质,它的一切都是最好的,唯一缺点断电一切东西都没有了。一般情况下,现在移动设备也多了,我们叫它内存,更通常的叫运行内存。还有一个熟悉的词DDR2或DDR3,后面还会学习到的。

        RAM 有两大类,一种称为静态RAM(Static RAM/SRAM),SRAM速度非常快,是目前读写最快的存储设备了,但是它也非常昂贵,所以只在要求很苛刻的地方使用,譬如CPU的一级缓冲,二级缓冲。另一种称为动态RAM(Dynamic RAM/DRAM),DRAM是通过在电容器中积累电荷来保存数据的存储元件,电容器中充电状态是1,放电状态是0,由于电容器中的电荷在一点时间后会衰减,所以DRAM需要定期重新写入数据的Refrash操作,DRAM保留数据的时间很短,速度也比SRAM慢,不过它还是比任何的ROM都要快,但从价格上来说DRAM相比SRAM要便宜很多,计算机内存就是DRAM的。 DRAM分为很多种,根据访问方式和规格的不同,分为不同的种类常见的主要有FPRAM/FastPage、EDORAM、SDRAM、DDR RAM、RDRAM、SGRAM以及WRAM等。DDR RAM(Double-Date-Rate RAM)也称作DDR SDRAM,这种改进型的RAM和SDRAM是基本一样的,不同之处在于它可以在一个时钟读写两次数据,这样就使得数据传输速度加倍了。

       最早的为 FP DRAM,也称作快页内存,不过限于其定时刷新的工作原理,所以导致这种内存的数据存取速度并不快。但是这种内存却意外地成为了内存发展承上启下的关键因素。因为之后的内存规范,与FP DRAM在工作原理上可谓是非常相似。随后EDO RAM出现在众人面前,这种内存也属于72Pin SIMM内存的范畴,不过由于有着更大的容量和更先进的寻址方式,所以在486时代非常盛行。这种内存与FP DRAM原理大致相同,但是由于这种内存简化了数据访问的流程,所以在存取速度上要比传统的DRAM要快上不少。速度虽然缓慢,看到了RAM的重要性,出现了SDRAM。而第一代SDRAM被称为SDR SDRAM(Single Data Rate SDRAM)。64bit的带宽与当时处理器的总线宽度保持一致,这就表示一条SDRAM就能够让电脑正常运行,这样大大地降低了内存的购买成本。由于内存的传输信号与处理器外频同步,所以在传输速度上,DIMM标准SDRAM要大幅领先于SIMM内存。SDRAM出世之时恰逢Intel和AMD的主频大战,无论是主频、倍频和外频都在不断进行变化。倍频和主频的提升对于内存来说并不是问题,真正的问题在于处理器外频的提高需要SDRAM工作在更高的频率上。所以SDRAM的频率也经过了数次升级。从最早的PC66到PC133,从SDRAM频率的变化就能看出处理器外频的升级。而在超频市场中,为了能够让处理器外频达到更高的水平,市面上还出现了PC150、PC166等规格,可以说SDRAM在频率上更加灵活,性能也能够满足平台的需求。DDR SDRAM英文名称为Dual Date Rate SDRAM,从字面意思上也能知道,这种内存比第一代的SDR SDRAM多出一倍的传输速率。其秘密就在于DDR SDRAM在数据传输中同时使用了信号的上升沿和下降沿,这样在相同的时钟下,DDR SDRAM的传输速率得到了成倍的提高。

        ROM(Read Only Memory)的全名为唯读记忆体,它相当于PC机上的硬盘,用来存储和保存数据。ROM数据不能随意更新,但是在任何时候都可以读取。即使是断电,ROM也能够保留数据。但是资料一但写入后只能用特殊方法或根本无法更改,但这么久了ROM已经有了很大的发展,不再是最初的摸样了。rom最初不能编程,出厂什么内容就永远什么内容,不灵活。后来出现了prom,可以自己写入一次,要是写错了,只能换一片,自认倒霉。人类文明不断进步,终于出现了可多次擦除写入的EPROM,每次擦除要把芯片拿到紫外线上照一下,想一下你往单片机上下了一个程序之后发现有个地方需要加一句话,为此你要把单片机放紫外灯下照半小时,然后才能再下一次,这么折腾一天也改不了几次。历史的车轮不断前进,伟大的EEPROM出现了,拯救了一大批程序员,终于可以随意的修改rom中的内容了,这一段话就说出了ROM的发展历程。

      狭义的EEPROM:这种rom的特点是可以随机访问和修改任何一个字节,可以往每个bit中写入0或者1。这是最传统的一种EEPROM,掉电后数据不丢失,可以保存100年,可以擦写100w次。具有较高的可靠性,但是电路复杂/成本也高。它的改写是由高电压或者由控制端的逻辑电平来完成的。因此目前的EEPROM都是几十千字节到几百千字节的,绝少有超过512K的。我们也就发现了EEPROM的确可以实现随意读写,EEPROM的全称是“电可擦除可编程只读存储器”,即Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory。可介绍的这两种都不存在大容量并且也十分昂贵,那我们平时见到的几十G的存储设备是什么?flash就应运而生了。flash属于广义的EEPROM,因为它也是电擦除的rom。但是为了区别于一般的按字节为单位的擦写的EEPROM,我们都叫它flash。flash做的改进就是擦除时不再以字节为单位,而是以为单位,一次简化了电路,数据密度更高,降低了成本。上M的rom一般都是flash。

     ROM的应用

对数指数、三角函数等常规计算通过写出真值表,将自变量以地址码的形式输至ROM,用ROM表来实现。还有码制转换,例如二进制码转格雷码。脉冲序列发生器,伪彩色处理电路,也就是将一幅黑白图像变成彩色图像显示,将灰度图像对应到red , green , blue三个通道上,最后将三个通道的颜色值合成为需要显示的RGB颜色值即可。具体可参考       https://blog.csdn.net/huixingshao/article/details/42706699 。

    接下来说一下flash的分类,flash分为nor flashnand flash。nor flash数据线和地址线分开,可以实现ram一样的随机寻址功能,可以读取任何一个字节。但是擦除仍要按块来擦。nand flash同样是按块
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