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DRAM、SRAM、NAND Flash、NOR Flash、EEPROM、MRAM存储器你分得清吗?

这些是计算机和电子设备中最核心的几种存储器技术。它们各有特点,应用于不同的领域。

首先,我们可以从两个最根本的特性来对它们进行初步区分:

​​易失性 (Volatile)​​:断电后数据是否丢失。

​​读写特性​​:是像内存一样可以​​按字节随机读写​​,还是像硬盘一样需要​​按“块”擦除和编程​​。

基于以上两点,我们可以把它们分为三大类:
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详细解释
第一类:易失性存储器 (Volatile Memory) - 用作“内存”
这类内存需要持续通电才能保持数据,速度快,用于和CPU直接交换数据。

​​SRAM (Static Random-Access Memory) - 静态随机存取存储器​​

​​特点​​:“静态”意味着只要通电,数据就会一直保持,不需要刷新。它使用​​6个晶体管​​来存储1个比特的数据,结构复杂。

​​优点​​:​​速度极快​​,是目前读写最快的内存。

​​缺点​​:结构复杂导致​​成本高、功耗大、容量做不大​​、占用芯片面积大。

​​应用​​:对速度有极致要求的地方,主要是CPU内部的高速缓存 (​​L1, L2, L3 Cache​​)。你买CPU时看到的“16MB三级缓存”,这指的就是SRAM。

​​DRAM (Dynamic Random-Access Memory) - 动态随机存取存储器​​

​​特点​​:“动态”意味着即使通电,数据也会慢慢丢失,需要定时“刷新”电路来给电容充电,才能保持数据。它使用​​1个晶体管+1个电容​​来存储1个比特,结构简单。

​​优点​​:结构简单,因此在​​容量和成本​​上具有巨大优势(比SRAM便宜得多,容量大得多)。

​​缺点​​:速度比SRAM慢,且需要刷新电路。

​​应用​​:​​主内存(即电脑里的内存条)​​。我们常说的DDR4、DDR5就是DRAM的一种。

​​SRAM vs DRAM 简单比喻​​:

SRAM就像你书桌上的一�书(​​高速缓存​​),拿取极快,但书桌面积有限,放不了太多。

DRAM就像你身后的整个书柜(​​主内存​​),容量很大,取书比从书桌拿慢一点,但比去图书馆快得多。

第二类:非易失性存储器 (Non-Volatile Memory) - 用作“存储”
这类存储器断电后数据不会丢失,用于长期保存数据。它们通常以“块”为单位进行写入和擦除操作。

​​NAND Flash​​

​​特点​​:目前​​大容量存储的绝对主力​​。数据必须以“页”为单位写入,以“块”为单位擦除。​​不支持​​像内存一样直接通过地址线随机读写。

​​优点​​:​​容量可以做得非常大​​(TB级别),​​成本极低​​。

​​缺点​​:写入寿命有限(有擦写次数限制),读写速度不对称,写入前需先擦除。

​​应用​​:​​SSD固态硬盘、U盘、手机eMMC/UFS存储、SD卡、TF卡​​。几乎所有需要大容量存储的地方都是它的天下。

​​NOR Flash​​

​​特点​​:和NAND同属Flash家族,但结构不同。它​​支持芯片内执行​​,即CPU可以直接从NOR Flash上取指令执行,无需先复制到内存中。

​​优点​​:​​具有独立地址线和数据线,可以实现随机读取​​(尤其是读取很快)。

​​缺点​​:容量密度低,成本高,写入速度慢。

​​应用​​:主要用来存储​​启动代码(如主板BIOS、路由器固件)​​、操作系统的引导程序等需要直接读取执行的小容量关键代码。

​​EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) - 电可擦可编程只读存储器​​

​​特点​​:可以​​按字节​​进行擦除和重写,非常灵活。

​​优点​​:读写单位小,使用方便。

​​缺点​​:容量很小,写入速度非常慢。

​​应用​​:存储需要频繁修改但数据量很小的配置信息,例如设备的序列号、加密密钥、用户的个性化设置等。很多微控制器内部都集成了小容量的EEPROM。

​​NAND vs NOR vs EEPROM 简单比喻​​:

​​NOR Flash​​像一本​​字典​​,你可以直接​​随机​​翻到任何一页(地址)查阅(读取)内容,但往里面写字(写入)很麻烦。

​​NAND Flash​​像一个​​巨大的仓库​​,货物必须以“托盘”(块)为单位存取,存取效率高、仓库大,但你不能直接跑去拿托盘上的一件小东西,必须把整个托盘搬出来。这是为​​大容量仓储​​设计的。

​​EEPROM​​像一个​​小记事本​​,你可以在任意一行​​擦掉重写几个字​​,非常灵活,但本子很薄,写起来也慢。

第三类:新兴存储器
​​MRAM (Magnetoresistive Random-Access Memory) - 磁阻随机存取存储器​​

​​特点​​:利用电子自旋的磁性来存储数据,是一种非常有潜力的​​通用内存​​技术。

​​优点​​:​​非易失、读写速度极快(接近SRAM)、功耗极低、无限次擦写​​。它结合了SRAM的速度、DRAM的容量和Flash的非易失性。

​​缺点​​:目前​​成本较高​​,容量密度还在发展中,是未来技术。

​​应用​​:目前在一些工业、汽车、物联网等特殊领域开始应用。未来有望替代DRAM做非易失主内存,甚至替代SRAM做缓存,实现“内存硬盘统一”。

总结
​​要速度极致​​:用 ​​SRAM​​(做Cache)。

​​要便宜大碗的内存​​:用 ​​DRAM​​(做内存条)。

​​要便宜大碗的存储​​:用 ​​NAND Flash​​(做SSD、U盘)。

​​要存代码并直接运行​​:用 ​​NOR Flash​​(存BIOS)。

​​要存一点小配置且经常改​​:用 ​​EEPROM​​。

​​未来可能全都要​​:看 ​​MRAM​​。

http://www.wxhsa.cn/company.asp?id=5556

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