文档介绍：嵌入式系统的半导体存储器
闪速存储器
嵌入式系统总线
嵌入式系统接口
嵌入式系统的外部设备
本章小结 <br****题与思考题
嵌入式系统的半导体存储器
嵌入式系统常用的存储器有以下几类:容量较小的用做Bootloader载体的ROM、容量较大的用做高速缓存的嵌入式静态存储器(SRAM)、容量在8~512 MB的高密度的同步动态随机访问存储器(Synchronous Dynamic Random Access Memory,SDRAM)和最大容量达到32 GB的大容量中低密度的Flash存储器。
SDRAM出现在1997年,是当时PC机使用的主流内存,SDRAM的优点是功耗小、噪声低、容量大。随着DDR1、DDR2内存技术的普及,现在SDRAM已经基本退出PC机领域,成为嵌入式系统的主流内存储器。
Flash存储器是最常用的嵌入式外部存储器,它在嵌入式系统中的作用相当于硬盘在PC机中的作用。因此,常常有人称嵌入式系统中的Flash存储器为固态盘。
静态存储器和同步动态存储器
本节简单讨论SRAM和DRAM的记忆单元结构。在DRAM基础上改进的SDRAM,常常被用于嵌入式系统的内存储器。
通常,SRAM静态存储器的一个存储位由6个晶体管构成,如图4-1(a)所示,其中的Data表示数据信号。只要处于加电状态,其中的数据就能够保持不变,静态存储器由此得名。SRAM的特点是存储密度低,读/写速度快,制造成本高,一般用于系统中对性能要求高的部分,例如高速Cache。
图4-1 SRAM和DRAM半导体存储器存储单元结构
(a) SRAM;(b) DRAM
动态存储器DRAM和SRAM不同,存储一位信息只需要1个晶体管。位的逻辑信息以漏极和地之间的电容C有无电荷来表示,有电荷为1,无电荷为0,如图4-1(b)所示。
DRAM的特点与SRAM相反,其存储密度高,读/写速度较慢,制造成本低。此外,由于读出时电容C上有电荷放电,原来存储的信息会被破坏,所以需要及时补充电荷,这个操作称为刷新。电容C上的电荷只能维持几毫秒。为此,DRAM每2 ms内必须进行一次刷新充电,以保持存储信息的正确性。
SDRAM为同步动态存储器。从技术角度来讲,同步动态存储器是在现有的标准DRAM中加入同步控制逻辑,利用一个系统时钟同步所有的地址数据和控制信号,使SDRAM的时钟频率与CPU前端总线时钟频率相同,从而实现存储器读/写速度与CPU处理速度的一致。
SDRAM的特点是价格低、体积小、速度快、容量大,在嵌入式系统中常常用于主存储器。系统的中断向量表、堆空间、栈空间、操作系统、应用程序和存储池都将工作区定位在以SDRAM构建而成的主存储器中。因此,SDRAM的正确配接和初始化是系统开发的重要环节。
PC系统常见的SDRAM以内存模组形式出现,即同步内存条。位宽一般为8字节,目前的时钟频率有533 MHz、667 MHz和800 MHz等。而嵌入式系统通常直接使用一个SDRAM芯片作为主存储器。
1) SDRAM内存模组与Bank
SDRAM器件内部采用Bank体系结构,Bank的中文意义是存储体、内存体、存储区或者存储库。有三层含义,分别用于不同的场合。
(1) Bank表示该内存储器的物理存储体,简称物理Bank。物理Bank的位宽等同于CPU数据线的位宽。通常,内存模组的位宽与物理Bank位宽相等或者是它的两倍,从而使CPU在一个传输周期内能够完成最多的数据传输。