半导体存储器详解：ROM, RAM, EEPROM, Flash的区别

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"该文件主要介绍了ROM、RAM、EEPROM和Flash这四种不同类型的半导体存储器的区别，重点讲述了RAM中的SRAM和DRAM的特性以及DDRSDRAM的工作原理，同时也提到了ROM的可编程类型如PROM和EPROM。\n\n1. **ROM (只读存储器)**：ROM是一种非易失性存储器，即使在电源关闭后，它仍能保持数据。ROM主要用于存储固定的系统信息或程序，例如BIOS。\n\n2. **RAM (随机访问存储器)**：RAM是计算机的主要工作内存，分为静态RAM (SRAM) 和动态RAM (DRAM)。SRAM速度快但成本高，常用于CPU缓存；DRAM速度相对较慢，成本较低，是计算机主内存的主要组成部分。DRAM需要周期性刷新以保持数据，否则数据会丢失。\n\n3. **DRAM**：DRAM的种类繁多，包括FPRAM、EDORAM、SDRAM、DDRDRAM等。DDRSDRAM（双倍数据速率同步动态随机存取内存）通过在一个时钟周期内读写两次数据，显著提高了数据传输速度。\n\n4. **DDRSDRAM**：DDRSDRAM是目前最常见的内存类型，广泛应用于个人电脑和显卡，以提供更高的带宽和性能。\n\n5. **SRAM**：SRAM的速度非常快，但价格昂贵，主要用于CPU的一级和二级缓存。\n\n6. **EEPROM (电可擦除可编程只读存储器)**：与ROM不同，EEPROM可以通过电子方式擦除和重写，适用于需要多次修改的场合，如用户配置文件。\n\n7. **PROM和EPROM**：PROM是可编程ROM，一旦编程后就不能更改。EPROM则是可擦除的PROM，可以通过紫外线照射来清除数据，然后重新编程。这两种类型的ROM主要用于存储定制的固件或程序。\n\n8. **内存工作原理**：DRAM中的每个存储单元由电容组成，电容充电状态表示数据。由于电容会逐渐放电，需要定期刷新以防止数据丢失。刷新操作会检查电容电量，根据电量状态决定是否需要充电或放电以保持数据。\n\n这些不同的存储技术在计算机系统中扮演着关键角色，满足了对不同速度、容量和持久性需求的平衡。了解这些概念对于理解计算机硬件和操作系统如何协同工作至关重要。"

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），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 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。

内存工作原理：内存是用来存放当前正在使用的（即执行中）的数据和程序，我们平常

所提到的计算机的内存指的是动态内存（即 DRAM），动态内存中所谓的"动态"，指的是当

我们将数据写入 DRAM 后，经过一段时间，数据会丢失，因此需要一个额外设电路进行内

存刷新操作。

具体的工作过程是这样的：一个 DRAM 的存储单元存储的是 0 还是 1 取决于电容是否有电

荷，有电荷代表 1，无电荷代表 0。但时间一长，代表 1 的电容会放电，代表 0 的电容会吸

收电荷，这就是数据丢失的原因；刷新操作定期对电容进行检查，若电量大于满电量的 1／

2，则认为其代表 1，并把电容充满电；若电量小于1／2，则认为其代表 0，并把电容放电，

藉此来保持数据的连续性。

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。

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，不仅具备电子可擦除可编程

（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块的形式来进行的，

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。

NAND Flash 和 NOR Flash 的比较

NOR 和 NAND 是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。Intel 于 1988 年首先开发出 NOR

flash 技术，彻底改变了原先由 EPROM 和 EEPROM 一统天下的局面。紧接着，1989 年，东

芝公司发表了 NAND flash 结构，强调降低每比特的成本，更高的性能，并且象磁盘一样可

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