寄存器概念整理

寄存器、RAM、ROM、Flash相关概念区别整理寄存器寄存器是中央处理器内的组成部份。

它跟CPU有关。

寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件，它们可用来暂存指令、数据和位址。

在中央处理器的控制部件中，包含的寄存器有指令寄存器(IR)和程序计数器(PC)。

在中央处理器的算术及逻辑部件中，包含的寄存器有累加器(ACC)。

存储器存储器范围最大，它几乎涵盖了所有关于存储的范畴。

你所说的寄存器，内存，都是存储器里面的一种。

凡是有存储能力的硬件，都可以称之为存储器，这是自然，硬盘更加明显了，它归入外存储器行列，由此可见——。

内存内存既专业名上的内存储器，它不是个什么神秘的东西，它也只是存储器中的沧海一粟，它包涵的范围也很大，一般分为只读存储器和随即存储器，以及最强悍的高速缓冲存储器（CACHE），只读存储器应用广泛，它通常是一块在硬件上集成的可读芯片，作用是识别与控制硬件，它的特点是只可读取，不能写入。

随机存储器的特点是可读可写，断电后一切数据都消失，我们所说的内存条就是指它了。

CACHE高速缓冲存储器（Cache）其原始意义是指存取速度比一般随机存取记忆体（RAM）来得快的一种RAM，一般而言它不像系统主记忆体那样使用DRAM技术，而使用昂贵但较快速的SRAM技术，也有快取记忆体的名称。

CACHE是在CPU中速度非常块，而容量却很小的一种存储器，它是计算机存储器中最强悍的存储器。

由于技术限制，容量很难提升，一般都不过兆。

ROM、RAM的区别：ROM（只读存储器或者固化存储器）RAM（随机存取存储器）ROM和RAM指的都是半导体存储器，ROM是Read Only Memory的缩写，RAM是Random Access Memory的缩写。

ROM在系统停止供电的时候仍然可以保持数据，而RAM通常都是在掉电之后就丢失数据，典型的RAM就是计算机的内存。

RAM有两大类，一种称为静态RAM（Static RAM/SRAM），当数据被存入其中后不会消失。

SRAM速度非常快，是目前读写最快的存储设备了。

当这个SRAM 单元被赋予0 或者1 的状态之后，它会保持这个状态直到下次被赋予新的状态或者断电之后才会更改或者消失。

但是存储1bit 的信息需要4-6 只晶体管。

因此它也非常昂贵，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（DynamicRAM/DRAM），DRAM 必须在一定的时间内不停的刷新才能保持其中存储的数据。

DRAM 只要1 只晶体管就可以实现。

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，常见的主要有FPRAM/FastPage、EDORAM、SDRAM、DDR RAM、RDRAM、SGRAM以及WRAM等，这里介绍其中的一种DDR RAM。

DDR RAM（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。

这是目前电脑中用得最多的内存，而且它有着成本优势，事实上击败了Intel的另外一种内存标准－Rambus DRAM。

在很多高端的显卡上，也配备了高速DDR RAM来提高带宽，这可以大幅度提高3D加速卡的像素渲染能力。

SDRAM从发展到现在已经经历了四代，分别是：第一代SDR SDRAM，第二代DDR SDRAM，第三代DDR2 SDRAM，第四代DDR3 SDRAM.第一代SDRAM采用单端（Single-Ended）时钟信号,第二代、第三代与第四代由于工作频率比较快，所以采用可降低干扰的差分时钟信号作为同步时钟。

SDR SDRAM的时钟频率就是数据存储的频率，第一代内存用时钟频率命名，如pc100，pc133则表明时钟信号为100或133MHz，数据读写速率也为100或133MHz。

之后的第二，三，四代DDR（Double Data Rate）内存则采用数据读写速率作为命名标准，并且在前面加上表示其DDR代数的符号，PC-即DDR，PC2=DDR2，PC3=DDR3。

如PC2700是DDR333，其工作频率是333/2=166MHz，2700表示带宽为2.7G。

DDR的读写频率从DDR200到DDR400，DDR2从DDR2-400到DDR2-800，DDR3从DDR3-800到DDR3-1600。

ROM也有很多种，PROM是可编程的ROM，PROM和EPROM（可擦除可编程ROM）两者区别是，PROM是一次性的，也就是软件灌入后，就无法修改了，这种是早期的产品，现在已经不可能使用了，而EPROM是通过紫外光的照射擦出原先的程序，是一种通用的存储器。

另外一种EEPROM是通过电子擦出，价格很高，写入时间很长，写入很慢。

最初,把只能读的存储器叫做ROM(Read Only Memory),并且掉电后数据不会丢失。

由于不能改写，因而使用起来很不方便。

随着技术的进步，在ROM中使用一些新技术，就可以使它具有可以编程的功能。

比较早的是熔丝型的可编程ROM，由于是通过熔断熔丝来编程的，所以这类ROM编程后，就不能再写了，是一次性的(OTP)。

后来又出现了EPROM，是通过紫外线来擦除的，并且通过高压来编程，这类ROM上面一般有一个透明的石英玻璃窗，看上去挺漂亮的，它就是用来给紫外线照射的。

后来又出现了EEPROM，不用紫外线照射就可以擦除，因而可以直接在电路中编程。

另外还有FLASH ROM，又可分为NOR FLASH和NAND FLASH。

FLASH ROM一般有一个特点，就是写数据时，可以将1改为0，而不能将0改为1，因而写数据前需要擦除，擦除时将所有数据置1。

之所以依然叫做ROM，归纳一下，大概有几个原因:①不能像RAM那样快速的写；②可能需要特殊的擦写电压；③可能需要特殊的擦写时序；④可能需要在写之前进行擦除操作；⑤擦写次数有限,不像RAM那样可以随意写而不损坏；⑥掉电后数据不会丢失；⑦有些可写的存储器只能写一次(OTP)。

举个例子，手机软件一般放在EEPROM中，我们打电话，有些最后拨打的号码，暂时是存在SRAM中的，不是马上写入通过记录（通话记录保存在EEPROM中），因为当时有很重要工作（通话）要做，如果写入，漫长的等待是让用户忍无可忍的。

FLASH存储器又称闪存，它结合了ROM和RAM的长处，不仅具备电子可擦出可编程（EEPROM）的性能，还不会断电丢失数据同时可以快速读取数据（NVRAM的优势），U 盘和MP3里用的就是这种存储器。

在过去的20年里，嵌入式系统一直使用ROM （EPROM）作为它们的存储设备，然而近年来 Flash全面代替了ROM（EPROM）在嵌入式系统中的地位，用作存储Bootloader以及操作系统或者程序代码或者直接当硬盘使用（U 盘）。

目前Flash主要有两种NOR Flash和NADN Flash。

NOR Flash的读取和我们常见的SDRAM的读取是一样，用户可以直接运行装载在NOR FLASH里面的代码，这样可以减少SRAM的容量从而节约了成本。

NAND Flash没有采取内存的随机读取技术，它的读取是以一次读取一快的形式来进行的，通常是一次读取512个字节，采用这种技术的Flash比较廉价。

用户不能直接运行NAND Flash上的代码，因此好多使用NAND Flash的开发板除了使用NAND Flah以外，还作上了一块小的NOR Flash来运行启动代码。

一般小容量的用NOR Flash，因为其读取速度快，多用来存储操作系统等重要信息，而大容量的用NAND FLASH，最常见的NAND FLASH应用是嵌入式系统采用的DOC（Disk On Chip）和我们通常用的“闪盘”，可以在线擦除。

目前市面上的FLASH 主要来自Intel，AMD，Fujitsu 和Toshiba，而生产NAND Flash的主要厂家有Samsung和Toshiba。

NOR Flash 和 NAND Flash 比较NOR Flash 生产厂商有 Intel和ST， Nand Flash厂商有Hynix，micon，Samsung，Toshiba 和Fujitsu等。

2006年NAND 将占据59%的闪存市场份额，NOR的市场份额将下降到41%。

而到2009 年时，NAND 的市场份额将上升到65%，NOR的市场份额将进一步下滑到35%。

Nand主要应用：Compacflash，Secure Digi-tal，Smartmedia，SD，MMC，Xd，PC Card，USB Sticks等。

NOR的传输效率很高，在小容量时具有很高的成本效益，更加安全，不容易出现数据故障，因此，主要应用以代码存储为主，多与运算相关。

目前，NAND 闪存主要用在数码相机闪存卡和 MP3 播放机中，这两个市场的增长非常迅速。

而 NOR 芯片主要用在手机和机顶盒中，这两个市场的增长速度相对较慢。

性能比较Flash闪存是非易失存储器，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NOR flash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法可能各不相同。

8个引脚用来传送控制、地址和数据信息。

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，很自然地，基于 NAND 的存储器就可以取代硬盘或其他块设备。

容量和成本NAND flash 的单元尺寸几乎是 NOR 器件的一半，由于生产过程更为简单，NAND 结构可以在给定的模具尺寸内提供更高的容量，也就相应地降低了价格。