嵌入式中常用内存RAM浅析

1.说明

随着嵌入式技术的不断发展，嵌入式芯片的内存也越来越大。从最开始的51单片机，然后是STM32，现在逐渐的跑操作系统，例如Linux等等。这就需要嵌入式工程师掌握RAM相关的知识，如何利用好RAM是一个很大的难题，同时也是嵌入式必备的知识储备。下面就总结一下ram相关的概念。

2. 基本概念

ram的全称为随机存取存储器（random access memory，RAM）又称作“随机存储器”，是与CPU直接交换数据的内部存储器，也叫主存(内存)。它可以随时读写，而且速度很快，通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储媒介。

RAM是读写存储器，是程序运行时临时存放数据的，是动态存放的，每次开机，都会重新不同。所谓的内存管理，就是关闭不需要运行的程序，释放掉他占用的内存。因为和内存卡相比，内存速度较快，价格较贵，容量较小，资源有限，相当于系统运行时的数据动态缓冲区。

一般在生活中，我们都会说手机的运行内存是多少，一般都是4GB，6GB, 8GB等等。这些性能的直接影响就是手机是否会卡，或者开很多后台和网页后依然能够流畅使用。这些就是与RAM相关。

3.技术特点

对于ram，总体说起来有以下5个特点，随机存取、掉电易失、高速访问、需要刷新、静电敏感。

3.1 随机存取

所谓“随机存取”，指的是当存储器中的数据被读取或写入时，所需要的时间与这段信息所在的位置无关。相对的，读取或写入顺序访问(Sequential Access)存储设备中的信息时，其所需要的时间与位置就会有关系(如磁带)。

3.2 易失性

当电源关闭时RAM不能保留数据。如果需要保存数据，就必须把它们写入静态随机存取存储器一个长期的存储设备中(例如硬盘)。RAM和ROM相比，两者的最大区别是RAM在断电以后保存在上面的数据会自动消失，而ROM不会。

3.3 高访问速度

现代的随机存取存储器几乎是所有访问设备中写入和读取速度最快的，取存延迟也和其他涉及机械运作的存储设备相比，也显得微不足道。

3.4 需要刷新

现代的随机存取存储器依赖电容器存储数据。电容器充满电后代表1(二进制)，未充电的代表0。由于电容器或多或少有漏电的情形，若不作特别处理，数据会渐渐随时间流失。刷新是指定期读取电容器的状态，然后按照原来的状态重新为电容器充电，弥补流失了的电荷。需要刷新正好解释了随机存取存储器的易失性。

3.5 对静电敏感

正如其他精细的集成电路，随机存取存储器对环境的静电荷非常敏感。静电会干扰存储器内电容器的电荷，引致数据流失，甚至烧坏电路。故此触碰随机存取存储器前，应先用手触摸金属接地。

4. RAM的分类

RAM的分类可以总结为SRAM与DRAM。DRAM又可以分为SDRAM、DDR SDRAM、RDRAM三类。

RAM： 1、SRAM 2、DRAM （1）、SDRAM （2）、DDR SDRAM （3）、RDRAM

RAM有两大类，一种称为，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，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。

PC机的内存类型有SDRAM、DDR SDRAM和RDRAM三种.其中DDR SDRAM内存占据了市场的主流，而SDRAM内存规格已不再发展，处于被淘汰的行列。RDRAM则始终未成为市场的主流，只有部分芯片组支持，而这些芯片组也逐渐退出了市场，RDRAM前景并不被看好。

4.1 SRAM

静态RAM（Static RAM/SRAM）

不要刷新，只要不掉电，数据可以一直保存，存取速度快，但结构复杂，价格昂贵，CPU的缓存用的就是SRAM。

4.2 DRAM

动态RAM（Dynamic RAM/DRAM） PC机的内存就是DRAM，结构简单，价格便宜，但要不断刷新以保持数据，存取速度相对较慢。

4.3 SDRAM

Synchronous DRAM（同步动态随机存储器），曾经是PC电脑上最为广泛应用的一种内存类型，即便在今天SDRAM仍旧还在市场占有一席之地。既然是“同步动态随机存储器”，那就代表着它的工作速度是与系统总线速度同步的。

与系统总线速度同步，也就是与系统时钟同步，这样就避免了不必要的等待周期，减少数据存储时间。同步还使存储控制器知道在哪一个时钟脉冲期由数据请求使用，因此数据可在脉冲上升期便开始传输。SDRAM采用3.3伏工作电压，168Pin的DIMM接口，带宽为64位。SDRAM不仅应用在内存上，在显存上也较为常见。

4.4 DDR SDRAM

严格的说DDR应该叫DDR SDRAM，人们习惯称为DDR，部分初学者也常看到DDR SDRAM，就认为是SDRAM。DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的缩写，是双倍速率同步动态随机存储器的意思。DDR内存是在SDRAM内存基础上发展而来的，仍然沿用SDRAM生产体系，因此对于内存厂商而言，只需对制造普通SDRAM的设备稍加改进，即可实现DDR内存的生产，可有效的降低成本。

SDRAM在一个时钟周期内只传输一次数据，它是在时钟的上升期进行数据传输；

DDR内存则是一个时钟周期内传输两次次数据，它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据，因此称为双倍速率同步动态随机存储器。DDR内存可以在与SDRAM相同的总线频率下达到更高的数据传输率。

4.5 RDRAM

RDRAM（Rambus DRAM）是美国的RAMBUS公司开发的一种内存。与DDR和SDRAM不同，它采用了串行的数据传输模式。RDRAM的数据存储位宽是16位，远低于DDR和SDRAM的64位。但在频率方面则远远高于二者，可以达到400MHz乃至更高。同样也是在一个时钟周期内传输两次次数据，能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据，内存带宽能达到1.6Gbyte/s。

普通的DRAM行缓冲器的信息在写回存储器后便不再保留，而RDRAM则具有继续保持这一信息的特性，于是在进行存储器访问时，如行缓冲器中已经有目标数据，则可利用，因而实现了高速访问。另外其可把数据集中起来以分组的形式传送，所以只要最初用24个时钟，以后便可每1时钟读出1个字节。一次访问所能读出的数据长度可以达到256字节。

5. LPDDR

DDR SDRAM全称为Double Data Rate SDRAM，中文名为“双倍数据流SDRAM”。DDR SDRAM在原有的SDRAM的基础上改进而来。也正因为如此，DDR能够凭借着转产成本优势来打败昔日的对手RDRAM，成为当今的主流。

DDR内存经历了从DDR、DDR2发展到DDR3，频率更高、电压更低的同时延迟也在不断变大，慢慢改变着内存子系统，而DDR4最重要的使命是提高频率和带宽，每个针脚都可以提供2Gbps(256MB/s)的带宽，拥有高达4266MHz的频率，内存容量最大可达到128GB，运行电压正常可降低到1.2V、1.1V。

LPDDR的运行电压（工作电压）相比DDR的标准电压要低，从第一代LPDDR到如今的LPDDR4，每一代LPDDR都使内部读取大小和外部传输速度加倍。其中LPDDR4可提供32Gbps的带宽，输入/输出接口数据传输速度最高可达3200Mbps，电压降到了1.1V。至于最新的LPDDR4X，与LPDDR4相同，只是通过将I / O电压降低到0.6 V而不是1.1 V来节省额外的功耗，也就是更省电。

总结起来就是，LPDDR4比LPDDR3带宽更大、功耗更低、频率更高，就目前来看，大部分旗舰机型采用了LPDDR4，当然也有例外。

6. 总结

RAM的使用在嵌入式中非常的关键，需要了解市面上常用的RAM的使用方法和技巧，这样才更加有利于写出更好的程序。