计算机内存(硬件)

2019-04-05

memory hardware

内存分类

SAM(sequentially Access Memory) 顺序读取，如磁带
Random Access Memory (RAM) 易失性内存，掉电数据丢失。
- SRAM(static RAM) 速度快价格昂贵，CPU Cache通常使用SRAM。
- DRAM(dynamic RAM) 需要通过外部进行内存刷新，电路复杂，存储单元结构简单(存储1个比特只需要1个晶体管和一个电容器)，容量大速度慢，通常用做主内存
- SDRAM(synchronous dynamic RAM) 同步是指和总线同步，即我们常见的DDR内存
  - SDR SDRAM(single data rate synchronous DRAM)
  - DDR SDRAM(double data rate synchronous DRAM) 按内存总线时钟频率的2倍传输数据
    - SIMM(single in-line memory module) 32位数据总线
    - DIMM(dual in-line memory module) 64位数据总线个人电脑、工作站、服务器采用DIMM结构的内存
    - SD-IOMM(small outline dual in-line memory module) 体积小，笔记本内存多采用SDIOMM结构的内存
  - LPDDR(low-power double data rate) 也称为Mobile DDR，因为功耗低所以移动设备使用LPDDR
Read Only Memory (ROM)，只读非易失内存。如手机操作系统就是写入到ROM里面。
- PROM(programmable ROM), 用于存储计算机程序，数据写入慢
- EPROM(erasable programmable read-only memory) 可以通过强紫外线进行擦除
- EEPROM (electronically erasable PROM), 电子可擦写，且可以按自己擦写，所以速度慢
  - Flash 即闪存，由东芝员工发明。擦写速度快，但只能按块擦除
    - NOR(Not-OR，或非门) Flash 容量小、读取快、擦写慢、价格贵，可直接执行代码(execute in place，XIP)不用复制到RAM，适用于BIOS芯片。早期CF卡 SD卡等都采用NOR
    - NAND(Not-AND，与非门) Flash 容量大、读取快、写入比NOR Flash快、可擦写次数比NOR更多、但不可随机读取只能按块读取，适用于大容量存储。颗粒根据每个存储单元内存储比特数的不同，可以分为SLC（Single-Level Cell）、MLC（Multi-Level Cell）和TLC（Triple-Level Cell）三类，采用SLC结构的速度最快价格最贵。
      常见NAND Flash存储设备类型：
      - SSD(solid-state drive) PC端使用
        主控协议AHCI -> NVMe(PCIe总线接口，CPU直接从硬盘读数据不用先调度到内存)
        硬件接口SATA(Serial ATA) -> M.2接口
      - CF(compact flash)卡体积小、容量大。CF后面改用NAND闪存。
      - SDIO (secure digital input output)SD卡体积比CF卡更小，速度比CF卡慢。买SD卡需要注意上面的速度标注(C2 C4 C6 C10 U1 3U V6 V10 V30 V60 V90，参见SD卡速度等级)
      - TF(Trans Flash)卡即microSD卡，体积极小
      - eMMC(embedded multi-media cards) 与SD卡一样为半双工，读写不能同时进行，嵌入在主板上用作内部存储设备
      - UFS(Universal Flash Storage) 通过LVDS(Low-Voltage Differential Signaling)实现读写分离从而实现全双工同时比eMMC更省电
  - PCM(Phase Change Memory) 相变内存，未来可能取代闪存
    - 3D XPoint(英特尔称之为Optane，镁光称之为QuantX) 3D Xpoint比DRAM功耗低、密度高；比NAND快读速度写，寿命长
  - MRAM(Magneto Resistive RAM) 速度接近SDRAM又具有闪存的非易失性，未量产

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参考资料