各种可编程器件和存储器件比较
存储器可分为只读存储器(Read-Only Memory,简称ROM)和随机存取存储器(Random Access Memory,简称RAM)。
只读存储器ROM在正常工作状态时,只能从中读取数据,而不能写入数据。ROM的优点是电路结构简单,数据一旦固化在存储器内部后,就可以长期保存,而且在断电后数据也不会丢失,故属于数据非易失性存储器。其缺点是只适用于存储那些固定数据或程序的场合。
随机存取存储器RAM与只读存储器的根本区别在于:RAM在正常工作状态时可随时向存储器里写入数据或从中读出数据,在存储器断电后信息全部丢失,因此RAM也称为易失性存储器。
1.RAM分类
随机存储器也叫可读写存储器,它可分为双极型和MOS型存储器。双极型存储器由于集成度低、功耗大,在微型计算机系统中使用不多。目前可读写存储器RAM芯片几乎全是MOS型的。MOS型RAM按工作方式不同又可分为静态RAM(Static RAM)和动态RAM(Dynamic RAM)。
静态RAM使用触发器作为存储元件,因而只要使用直流电源,就可存储数据。动态RAM使用电容作为存储单元,如果没有称为刷新的过程对电容再充电的话,就不能长期保存数据。当电源被移走后,SRAM和DRAM都会丢失存储的数据,因此被归类为易失性内存。
数据从SRAM中读出的速度要比从DRAM中读出的速度快得多。但是,对于给定的物理空间和成本,DRAM可以比SRAM存储更多的数据,因为DRAM单元更加简单,在给定的区域内,可以比SRAM集成更多的单元。
2.ROM分类
ROM是存储固定信息的存储器,与RAM不同,ROM中的信息是由专用装置预先写入的,在正常工作过程中只能读出不能写入。ROM属于非易失性存储器,即信息一经写入,即便掉电,写入的信息也不会丢失,非易失性器件。ROM的用途是用来存放不需要经常修改的程序或数据,如计算机系统中的BIOS程序、系统监控程序、显示器字符发生器中的点阵代码等。ROM从功能和工艺上可分为掩膜ROM、可编程的PROM、EPROM和EEPROM等几种类型,其分类结构图如图所示。
3. 可编程ROM
可编程ROM便于用户根据自己的需要来写入特定的信息,厂家生产的可编程ROM事先并不存入任何程序和数据,存储矩阵的所有行、列交叉处均连接有二极管、三极管或MOS管。可编程ROM出厂后用户可以利用芯片的外部引脚输入地址,对存储矩阵中的二极管、三极管或MOS管进行选择,使其写入特定的二进制信息。根据存储矩阵中存储单元电路的结构不同,可编程的ROM有PROM、EPROM和EEPROM等三种。
3.1 可编程ROM(Programmable ROM,简称PROM)
3.3 电可擦可编程ROM (Electrically EPROM) E2PROM
4 FLASH
快闪存储器也是一种电可擦写的存储器,有人也简称之闪存(Flash Memory)。所谓flash是指数据可以轻易地被擦除。从基本工作原理上看,闪存属于ROM型存储器,但由于它又可以随时改写其中的信息,所以从功能上看,它又相当于随机存储器RAM。从这个意义上说,传统的ROM与RAM的界限和区别在闪存上已不明显。
由于闪存在关掉电源后保存在其中的信息并不丢失,所以它具有非易失性存储器的特点。如上所述,对其擦除和编程时只需在浮栅MOS管的相应电极之间加上合适的正向电压即可,可以在线进行擦除与编程,所以它又具有EEPROM的特点。总之,闪存是一种具有较高存储容量、较低价格、可在线擦除与编程的新一代读写存储器。
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内存类型
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非易失性
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高密度
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一个晶体管单元
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系统内部写能力
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闪存
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非易失
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是
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是
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是
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SRAM
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易失
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不是
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不是
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是
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DRAM
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易失
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是
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是
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是
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ROM
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非易失
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是
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是
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不是
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EPROM
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非易失
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是
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是
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不是
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EEPROM
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非易失
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不是
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不是
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是
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CPLD 非易失
FPGA 易失
5 可编程逻辑器件
可编程逻辑器件主要包括可编程逻辑阵列(PLA)、可编程阵列逻辑(PAL)、通用阵列逻辑(GAL)、CPLD及FPGA等。
在编程方式上,CPLD主要是基于E2PROM或FLASH存储器编程,编程次数可达1万次,优点是系统断电时编程信息也不丢失。CPLD又可分为在编程器上编程和在系统编程两类。FPGA大部分是基于SRAM编程,编程信息在系统断电时丢失,每次上电时,需从器件外部将编程数据重新写入SRAM中。其优点是可以编程任意次,可在工作中快速编程,从而实现板级和系统级的动态配置。