存储器的分类有哪些 常用的存储器有哪些

典型的SoC存储体系包括处理器内部的寄存器、高速缓存（Cache）、片内ROM、片外主存。其中，内部寄存器通常由十几个到几十个构成，用于缓存程序运行时频繁使用的数据（局部变量、函数参数等）。

Cache是提升处理器性能的关键部件，以块为单位，通过FIFO或LRU替换算法，对指令或数据进行缓存，降低处理器与片外存储的交换频率。Cache一般可分为1级、2级、3级Cache。对于多核处理器而言，1级Cache为每个核独享，2、3级Cache为多核共享，容量逐级递增，速度逐级递减。

片内ROM作为只读存储器，通常用来存放SoC系统的启动程序，然后从外存中读取系统系统程序和应用程序，送到主存。

片外主存用于存放当前正在运行的系统程序、应用程序、数据及堆栈等关键信息。通常采用易失存储器，如SDRAM、DDR2、DDR3等，系统掉电后信息丢失。Flash为SoC的主要外存，可分为Nor Flash和Nand Flash。Nor Flash具有字节寻址能力，通常用来存放系统引导启动程序，可实现SoC的片外启动。Nand Flash为块设备，存储容量大，非易失，用来存放系统程序，如操作系统等。

由典型的SoC存储体系包括处理器内部的寄存器、高速缓存（Cache）、片内ROM、片外主存。其中，内部寄存器通常由十几个到几十个构成，用于缓存程序运行时频繁使用的数据（局部变量、函数参数等）。

Cache是提升处理器性能的关键部件，以块为单位，通过FIFO或LRU替换算法，对指令或数据进行缓存，降低处理器与片外存储的交换频率。Cache一般可分为1级、2级、3级Cache。对于多核处理器而言，1级Cache为每个核独享，2、3级Cache为多核共享，容量逐级递增，速度逐级递减。

片内ROM作为只读存储器，通常用来存放SoC系统的启动程序，然后从外存中读取系统系统程序和应用程序，送到主存。

片外主存用于存放当前正在运行的系统程序、应用程序、数据及堆栈等关键信息。通常采用易失存储器，如SDRAM、DDR2、DDR3等，系统掉电后信息丢失。Flash为SoC的主要外存，可分为Nor Flash和Nand Flash。Nor Flash具有字节寻址能力，通常用来存放系统引导启动程序，可实现SoC的片外启动。Nand Flash为块设备，存储容量大，非易失，用来存放系统程序，如操作系统等。

由SoC存储体系中的歌存储器的特性，构成分层存储结构，如图所示，从内部寄存器到外部存储器，访问速度越来越慢，存储容量越来越大，成本越来越低，且上一层的存储内容是下一层的子集。采用分层存储设计可以在性能、容量和成本之间寻找平衡点。

01存储器分类

1、按照访问方式分类

• 随机存储器（RAM，Random Access Memory） ，访问顺序与存储位置无关，比如主存、cache等。
• 顺序存储器（SAM，Sequential Access Memory） ，信息按照顺序存放和读取，容量大，速度慢。
• 内容可寻址寄存器（CAM，Content Addressable Memory） ，不是通过地址访问，而是按内容检索到存储位置进行读写。

2、按信息是否可更改分类

• RAM，断电后数据丢失，数据可写入更改
• ROM，断电后数据不会丢失，信息一旦写入就不能更改

3、按断电后信息的可保存性分类

• 非易失性存储器（NVM，Non-Volatile Memory），断电后不会丢失数据，如ROM、闪存Flash、光盘等。
• 易失性存储器（Volatile Memory），断电后会丢失数据，比如主存、cache。

（关于RAM和ROM的细分，附上笔者整理的笔记，字丑勿怪）

02常用的存储器

1、静态随机存储器（SRAM）

SRAM不需要刷新顶啊路就能保持内部存储数据的状态，所以SRAM的访问速度非常快，可达到和处理器的时钟同步。但由于SRAM存储每一位都需要用到6个晶体管，因此功耗较高、面积较大，成本自然就很高。因此SRAM常常被用作cache这种对速度要求很高，但对存储容量要求不高的存储器。

2、动态随机存储器（DRAM）

DRAM相比于SRAM，结构更加简单，因此存储密度更高、体积更小、容量更大、价格更低，可用于存储大规模的程序和数据。但是需要定期对电容进行充电以使其保持原值不变，这一过程称为刷新。在刷新过程中，所有工作指令只能等待而无法执行，因此DRAM的性能要远低于SRAM。

DRAM的种类很多，如SDRAM、DDR、DDR2、DDR3等，但均以SDRAM（Synchronous Dynamic RAM）为基本架构。DDR在时钟的上升沿和下降沿均采样数据，进而实现Double Data Rate，最大带宽是SDRAM的两倍。DDR2和DDR3分别拥有4bit、8bit数据预取能力，因此速度也比前代成倍提升。

3、闪存Flash

闪存Flash是一种非易失性存储器，是EEPROM的变种，但成本要远低于EEPROM。NOR Flash 和 NAND Flash是市场上两种主流的Flash存储器。

NOR Flash可以芯片内执行，采用随机访问，与SRAM相似，应用程序可以直接在Flash内运行而不必把代码再读取到系统主存中。多用于存放系统启动程序。

NAND Flash的访问是以块为单位进行的，不能直接运行存储在里面的代码，更适用于存储大规模数据，如U盘、固态硬盘等。