加入收藏 | 设为首页 | 会员中心 | 我要投稿 李大同 (https://www.lidatong.com.cn/)- 科技、建站、经验、云计算、5G、大数据,站长网!
当前位置: 首页 > 百科 > 正文

内存(一)

发布时间:2020-12-15 19:51:58 所属栏目:百科 来源:网络整理
导读:1. Page/Sector/Block 操作Flash的时候(擦除、读、写),会涉及到Page/Sector/Block的概念。不同型号的flash操作也是不同的。 页(page) – 对单片机内部的flash而言,page是最小可操作单位。 块(block) – 和基于块的读写命令相关,其大小是当host发出一个

1. Page/Sector/Block
操作Flash的时候(擦除、读、写),会涉及到Page/Sector/Block的概念。不同型号的flash操作也是不同的。

页(page) – 对单片机内部的flash而言,page是最小可操作单位。
块(block) – 和基于块的读写命令相关,其大小是当host发出一个块命令时传输的字节数。
扇区(sector) - 和擦除命令相关。其大小(size)是一次擦除的block数,对于每个设备,扇区size是确定的。
?

2. Nor flash与nand flash的区别
SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory):同步动态随机存取存储器,同步是指Memory工作需要步时钟,内部的命令的发送与数据的传输都以它为基准;动态是指存储阵列需要不断的刷新来保证数据不丢失;随机是指数据不是线性依次存储,而是由指定地址进行数据读写,简单的说,它就是cpu使用的外部内存,即我们常说的内存条。
SRAM是英文Static RAM的缩写,它是一种具有静止存取功能的内存,不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据,速度比SDRAM快,一般用作高速缓冲存储器(Cache)。

norflash:非易失闪存,是一种外部存储介质,芯片内执行(XIP,eXecute In Place),这样应用程序可以直接在flash闪存内运行,不必再把代码读到系统RAM中,由于它有地址总线,cpu可以直接从norflash中取指,直接从FLASH中运行程序,但是工艺复杂,价格比较贵,容量较小(1~4M),NOR的传输效率很高
nandflash:它也是非易失闪存(掉电不丢失)的一种,但是它虽然有数据总线,但是没有地址总线,所以cpu不能直接从nandflash中取指运行,由于它价格便宜,所以常常用来存储大量数据,和我们常说的硬盘类似。

1)闪存芯片读写的基本单位不同
应用程序对NOR芯片操作以“字”为基本单位。为了方便对大容量NOR闪存的管理,通常将NOR闪存分成大小为128KB或者64KB的逻辑块,有时候块内还分成扇区。读写时需要同时指定逻辑块号和块内偏移。应用程序对NAND芯片操作是以“块”为基本单位。NAND闪存的块比较小,一般是8KB,然后每块又分成页,页的大小一般是512字节。要修改NAND芯片中一个字节,必须重写整个数据块。

2)NOR闪存是随机存储介质,用于数据量较小的场合;NAND闪存是连续存储介质,适合存放大的数据。

3) 由于NOR地址线和数据线分开,所以NOR芯片可以像SRAM一样连在数据线上。NOR芯片的使用也类似于通常的内存芯片,它的传输效率很高,可执行程序可以在芯片内执行( XI P,eXecute In Place),这样应用程序可以直接在flash闪存内运行,不必再把代码 读到系统RAM中。由于NOR的这个特点,嵌入式系统中经常将NOR芯片做启动芯片使用。而NAND共用地址和数据总线,需要额外联结一些控制的输入输出,所以直接将NAND芯片做启动芯片比较难。

4) N AN D闪存芯片因为共用地址和数据总线的原因,不允许对一个字节甚至一个块进行的数据清空,只能对一个固定大小的区域进行清零操作;而NOR芯片可以对字进行操作。所以在处理小数据量的I/O操作的时候的速度要快与NAND的速度。比如一块NOR芯片通 常写一个字需要10微秒,那么在32位总线上写512字节需要1280毫秒;而NAND闪存写512字节需要的时间包括:512×每字节50纳秒+10微秒的寻页时间+200微秒的片擦写时间=234微秒。

5)NAND闪存的容量比较大,目前最大容量己经达到8G字节。为了方便管理,NAND的存储空间使用了块和页两级存储体系,也就是说闪存的存储空间是二维的,比如K9F5608UOA闪存块的大小为16K,每页的大小是512字节,每页还16字节空闲区用来存放错误校验码空间(有时也称为out-of-band,OOB空间);在进行写操作的时候NAND闪存每次将一个字节的数据放入内部的缓存区,然后再发出“写指令”进行写操作。由于对NAND闪存的操作都是以块和页为单位的,所以在向NAND闪存进行大量数据的读写时,NAND的速度要快于NOR闪存。

6)NOR闪存的可靠性要高于NAND闪存,这主要是因为NOR型闪存的接口简单,数据操作少,位交换操作少,因此可靠性高,极少出现坏区块,因而一般用在对可靠性要求高的地方。相反的,NAND型闪存接口和操作均相对复杂,位交换操作也很多,关键性数据更是需安错误探测/错误更正〔EDC/ECC)算法来确保数据的完整性,因此出现问题的几率要大得多,坏区块也是不可避免的,而且由于坏区块是随机分布的,连纠错也无法做到。

7)NAND Flash一般地址线和数据线共用,对读写速度有一定影响;而NOR Flash闪存数据线和地址线分开,所以相对而言读写速度快一些。

NAND和NOR芯片的共性首先表现在向芯片中写数据必须先将芯片中对应的内容清空,然后再写入,也就是通常说的“先擦后写”。只不过NOR芯片只用擦写一个字,而NAND需要擦写整个块。其次,闪存擦写的次数都是有限的.当闪存的使用接近使用寿命的时候,经常会出现写操作失败;到达使用寿命时,闪存内部存放的数据虽然可以读,但是不能再进行写操作了所以为了防止上面问题的发生,不能对某个特定的区域反复进行写操作。通常NAND的可擦写次数高于NOR芯片,但是由于NAND通常是整块擦写,块内的页面中如果有一位失效整个块就会失效,而且由于擦写过程复杂,失败的概率相对较高,所以从整体上来说NOR的寿命较长。

另一个共性是闪存的读写操作不仅仅是一个物理操作,实际上在闪存上存放数据必须使用算法实现,这个模块一般在驱动程序的MTD’ (Memory Technology Drivers)模块中或者在FTLZ (Flash Translation Layer)层内实现,具体算法和芯片的生产厂商以及芯片型号有关系。
从使用角度来看,NOR闪存与NAND闪存是各有特点的:(1)NOR的存储密度低,所以存储一个字节的成本也较高,而NAND闪存的存储密度和存储容量均比较高;(2)NAND型闪存在擦、写文件(特别是连续的大文件)时速度非常快,非常适用于顺序读取的场合,而NOR的读取速度很快,在随机存取的应用中有良好的表现。
NOR与NAND各有所长,但两种优势无法在一个芯片上得到体现。所以,设计人员在选用芯片时,只能趋其利而避其害,依照使用目的和主要功能在两者之间进行适当的选择。
?
3. 如何看模块所占的RAM和Flash空间大小
谈到内存,我们都会想到PC,对于单片机或者arm来说也是存在内存的,简单的理解是:内存嘛……就是存放东西的地方,只不过这个东西是数据而已,好了,还是把重点放在mcu上面,对于一款mcu来说,在性能描述的时候都会告诉sram,flash的容量大小,对于初学者来说,也不会去考虑和理会这些东西,拿到东西就只用。其实不然,这些量都是十分重要的,仔细想想,代码为什么可以运行,代码量是多少,定义的int、short等等类型的变量究竟是怎么分配和存储的,这些问题都和内寸有关系。
首先单片机的内存可以大小分为ram和rom,这里就不再解释ram和rom的区别了,我们可以将其等效为sram和flash,其中根据flash和sram的定义可得,flash里面的数据掉电可保存,sram中的并不可以,但是sram的执行速度要快于flash,可以将单片机的程序分为code(代码存储区)、RO-data(只读数据存储区)、RW-data(读写数据存储区)和ZI-data(零初始化数据区)。
Code为程序代码部分;
RO-data 表示 程序定义的常量const temp;
RW-data 表示 已初始化的全局变量;
ZI-data 表示 未初始化的全局变量

Code,RO-data…………. …………………flash
RW-data,ZIdata……………………………..RAM
Keil中可以通过.map文件查看各文件所占内存情况(在output文件夹下,一般为工程名.map),如下图所示:

code和RO-data存储在flash中,所以两者之和为单片机中flash需要分配给它们的空间大小(并且等于代码所生成的.bin文件大小),另外RW-data和ZI-data存储在sram中,同样两者之和为单片机中sram需要分配给它们的空间大小。

Total RO  Size (Code + RO Data)          
Total RW  Size (RW Data + ZI Data)        
Total ROM Size (Code + RO Data + RW Data)

另外,我们必然会想到栈区(stack)、堆区(heap)、全局区(静态区)(static)、文字常量区和程序代码区和上面所介绍的code、RO-data等的关系。
C语言五大内存分区:
1、栈区(stack):由编译器自动分配释放 ,存放函数的参数值,局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。 这些值是可读写的,那么stack应该被包含在RW-data(读写数据存储区),也就是单片机的sram中。
2、堆区(heap):一般由程序员分配释放, 若程序员不释放,程序结束时可能由OS回收 。可以理解,这些也是被包含在单片机的sram中的。
3、全局区(静态区)(static):全局变量和静态变量的存储是放在一块的,初始化的全局变量和静态变量在一块区域, 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域,程序结束后由系统释放。这些数据也是可读可写的,和stack、heap一样,被包含在sram中。
4、文字常量区:常量字符串就是放在这里的。这些数据是只读的,分配在RO-data(只读数据存储区),则被包含在flash中。程序结束后,由系统释放。
5、程序代码区:存放函数体的二进制代码,可以想象也是被包含在flash,因为对于MCU来说,当其重新上电,代码还会继续运行,并不会消失,所以存储在flash中。
综上所述,MCU的内存分配基本如此,其中并没有提到存储空间所对应的flash和sram地址!
?
4. 冯诺依曼结构和哈佛结构
PC(x86)采用的是冯诺依曼结构,运行的时候即数据和程序都放在同一个存储器(ram)里,共用一条存储总线。具体 :当PC没电的时候,程序和数据存储在硬盘里,当pc上电的时候,在硬盘里运行的一段小程序把全部程序从硬盘搬运到ram中,然后程序开始在ram中运行;
而嵌入式系统(arm,dsp)采用的哈佛结构,运行的时候程序存储在flash中,数据存储在ram中,所以cpu从flash中取指令,到ram中取数据,指令总线和数据总线也是分开的;
2者之所以采用不同的结构,主要因为PC的ram空间足够,而嵌入式的ram太小;

以下以stm32来说明:
(1)cpu根据boot0和boot1的硬件引脚决定从flash还是ram中启动,默认是从flash中启动;启动之后会搬运rw-data 到ram,但是不会搬运code;
(2)如果采用ram中运行,一般只能用作调试模式,因为掉电程序就丢失了;
(3)从系统启动其实就是isp,是固化在rom中的一段代码;
参考:
http://www.chinadmd.com/file/tr6xa3uo3osurvuett6iv6cx_1.html 3中启动方式的区别;
参考:
http://wenku.baidu.com/link?url=ilgM8Oky4ogqfmNX9f-nLN3-a7gpZmSnarJjXtrlhK3UgnSn8jQRyY9nJ-pUK4REqkbow185fFrVk8WU7KVfTiPlttW3bOfOeLn8HI3FkKC
在ram中调试的设置方法;(主要是把ram的一段设置为rom来用,注意程序的大小要小于ram)

至于linux中从flash搬运到ram中之后,ram的link地址怎么从flash改变,每个函数的地址有时怎样在ram中寻址的,这是另外一个问题,需要学习和研究, 可以度娘 “stm32内存管理” 或者 “c语言内存分区”。

(编辑:李大同)

【声明】本站内容均来自网络,其相关言论仅代表作者个人观点,不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利,请及时与联系站长删除相关内容!

    推荐文章
      热点阅读