FPGA系統中DRAM,SRAM,SDRAM,FLASH 區別

一般來說這幾種存儲器是一個nios系統都具有的，sram的好處是接口簡單，速度快容易操作，用資源也比較少；sdram的最大好處是容量大，當然速度也比較快，但是接口復雜些，也耗邏輯資源多些；flash是非易失性存儲器，速度慢。SRAM、SDRAM都用于程序工作時保存臨時數據和程序，因為在系統調電后，保存在其中的數據都會丟失。

FLASH用于系統中保存長期的數據，如：配置信息，程序等。

由于SRAM接口電路簡單，在小系統中常用，SDRAM的接口相對復雜，需要相應的控制器支持，但由于容量大、價格便宜、訪問速度快，所以常用在對內存容量和處理速度要求高的應用場合，在這種場合中，相應的處理器（CPU）都自帶有SDRAM控制器。

DRAM是動態存儲器(Dynamic  RAM)的縮寫SDRAM是英文SynchronousDRAM的縮寫，譯成中文就是同步動態存儲器的意思。從技術角度上講，同步動態存儲器(SDRAM)是在現有的標準動態存儲器中加入同步控制邏輯(一個狀態機)，利用一個單一的系統時鐘同步所有的地址數據和控制信號。使用SDRAM不但能提高系統表現，還能簡化設計、提供高速的數據傳輸。在功能上，它類似常規的DRAM，且也需時鐘進行刷新。可以說，SDRAM是一種改善了結構的增強型DRAM。目前的SDRAM有10ns和8ns

什么是DRAM?

DRAM（Dynamic  RAM）:　動態隨機存儲器。

什么是SDRAM?

SDRAM（Synchronous  DRAM）:　同步動態隨機存儲器。目前的168線64bit帶寬內存基本上都采用SDRAM芯片，工作電壓3.3V電壓，存取速度高達7.5ns，而EDO內存最快為15ns。并將RAM與CPU以相同時鐘頻率控制，使RAM與CPU外頻同步，取消等待時間。所以其傳輸速率比EDO  DRAM更快。

什么是DDR SDRAM?

DDR（Double Data  Rate）SDRAM。其核心建立在SDRAM的基礎上，但在速度上有了提高。SDRAM僅在時鐘信號的上升沿讀取數據，而DDR在時鐘信號的上升沿和下降沿都讀取數據，因此，它的速度是標準SDRAM的2倍。  

什么是RDRAM?

RDRAM（Rambus  DRAM）：總線式動態隨機存儲器，是由RAMBUS公司與INTEL公司合作提出的一項專利技術，它的數據傳輸率最高可達800MHZ，而它的總線寬度卻僅為16bit，遠遠小于現在的SDRAM的64bit。

什么是SPD?

SPD(Serial  Presence Detect): SPD是一顆8針的EEPROM（Electrically Erasable Programmable ROM  電可擦寫可編程只讀存儲器）,  容量為256字節，里面主要保存了該內存的相關資料，如容量、芯片廠商、內存模組廠商、工作速度等。SPD的內容一般由內存模組制造商寫入。支持SPD的主板在啟動時自動檢測SPD中的資料，并以此設定內存的工作參數。

什么是SRAM

　　SRAM  的英文全稱是"Static RAM"，翻譯成中文就是"靜態隨機存儲器"。SRAM主要用于制造Cache

什么是Cache

　　 Cache  的英文原意是"儲藏"，它一般使用SRAM制造，它與CPU之間交換數據的速度高于DRAM，所以被稱作"高速緩沖存儲器"，簡稱為"高速緩存"。由于CPU的信息處理速度常常超過其它部件的信息傳遞速度，所以使用一般的DRAM來作為信息存儲器常常使CPU處于等待狀態，造成資源的浪費。Cache就是為了解決這個問題而誕生的。在操作系統啟動以后，CPU就把DRAM中經常被調用的一些系統信息暫時儲存在Cache里面，以后當CPU需要調用這些信息時，首先到Cache里去找，如果找到了，就直接從Cache里讀取，這樣利用Cache的高速性能就可以節省很多時間。大多數CPU在自身中集成了一定量的Cache，一般被稱作"一級緩存"或"內置Cache"。這部分存儲器與CPU的信息交換速度是最快的，但容量較小。大多數主板上也集成了Cache，一般被稱作"二級緩存"或"外置Cache"，比內置Cache容量大些，一般可達到256K，現在有的主板已經使用了512K～2M的高速緩存。在最新的Pentium二代CPU內部，已經集成了一級緩存和二級緩存，那時主板上的Cache就只能叫作"三級緩存"了。

SRAM、FLASH和SDRAM的區別：

SRAM

　　SRAM是英文Static  RAM的縮寫，它是一種具有靜止存取功能的內存，不需要刷新電路即能保存它內部存儲的數據。而DRAM（Dynamic Random Access  Memory)每隔一段時間，要刷新充電一次，否則內部的數據即會消失，因此SRAM具有較高的性能，但是SRAM也有它的缺點，即它的集成度較低，相同容量的DRAM內存可以設計為較小的體積，但是SRAM卻需要很大的體積，所以在主板上SRAM存儲器要占用一部分面積，在主板上哪些是SRAM呢？  

　　一種是置于CPU與主存間的高速緩存，它有兩種規格：一種是固定在主板上的高速緩存（Cache Memory  ）；另一種是插在卡槽上的COAST（Cache On A  Stick）擴充用的高速緩存，另外在CMOS芯片1468l8的電路里，它的內部也有較小容量的128字節SRAM，存儲我們所設置的配置數據。還有為了加速CPU內部數據的傳送，自80486CPU起，在CPU的內部也設計有高速緩存，故在Pentium  CPU就有所謂的L1 Cache（一級高速緩存）和L2Cache（二級高速緩存）的名詞，一般L1 Cache是內建在CPU的內部，L2  Cache是設計在CPU的外部，但是Pentium Pro把L1和L2 Cache同時設計在CPU的內部，故Pentium  Pro的體積較大。最新的Pentium II又把L2  Cache移至CPU內核之外的黑盒子里。SRAM顯然速度快，不需要刷新的操作，但是也有另外的缺點，就是價格高，體積大，所以在主板上還不能作為用量較大的主存。現將它的特點歸納如下：

　　◎優點，速度快，不必配合內存刷新電路，可提高整體的工作效率。  

　　◎缺點，集成度低，功耗較大，相同的容量體積較大，而且價格較高，少量用于關鍵性系統以提高效率。 

　　◎SRAM使用的系統：  

　　○CPU與主存之間的高速緩存。 

　　○CPU內部的L1／L2或外部的L2高速緩存。  

　　○CPU外部擴充用的COAST高速緩存。 

　　○CMOS 146818芯片（RT＆CMOS SRAM）。  

SDRAM

SDRAM:Synchronous Dynamic Random Access  Memory,同步動態隨機存取存儲器，同步是指Memory工作需要同步時鐘，內部的命令的發送與數據的傳輸都以它為基準；動態是指存儲陣列需要不斷的刷新來保證數據不丟失；隨機是指數據不是線性依次存儲，而是自由指定地址進行數據讀寫。

　　SDRAM從發展到現在已經經歷了四代，分別是：第一代SDR  SDRAM，第二代DDR SDRAM，第三代DDR2 SDRAM，第四代DDR3  SDRAM.(顯卡上的DDR已經發展到DDR5)

　　第一代與第二代SDRAM均采用單端（Single-Ended）時鐘信號,第三代與第四代由于工作頻率比較快，所以采用可降低干擾的差分時鐘信號作為同步時鐘。

　　SDR  SDRAM的時鐘頻率就是數據存儲的頻率，第一代內存用時鐘頻率命名，如pc100，pc133則表明時鐘信號為100或133MHz，數據讀寫速率也為100或133MHz。

　　之后的第二，三，四代DDR（Double  Data  Rate）內存則采用數據讀寫速率作為命名標準，并且在前面加上表示其DDR代數的符號，PC-即DDR，PC2=DDR2，PC3=DDR3。如PC2700是DDR333，其工作頻率是333/2=166MHz，2700表示帶寬為2.7G。

　　DDR的讀寫頻率從DDR200到DDR400，DDR2從DDR2-400到DDR2-800，DDR3從DDR3-800到DDR3-1600。

　　很多人將SDRAM錯誤的理解為第一代也就是  SDR  SDRAM，并且作為名詞解釋，皆屬誤導。

　　SDR不等于SDRAM。

　　Pin:模組或芯片與外部電路電路連接用的金屬引腳，而模組的pin就是常說的“金手指”。

　　SIMM：Single  In-line Memory  Module,單列內存模組。內存模組就是我們常說的內存條，所謂單列是指模組電路板與主板插槽的接口只有一列引腳（雖然兩側都有金手指）。

　　DIMM：Double  In-line Memory  Module，雙列內存模組。是我們常見的模組類型，所謂雙列是指模組電路板與主板插槽的接口有兩列引腳，模組電路板兩側的金手指對應一列引腳。

　　RIMM：registered  DIMM，帶寄存器的雙線內存模塊，這種內存槽只能插DDR或Rambus內存。

　　SO-DIMM:筆記本常用的內存模組。

　　工作電壓：

　　SDR：3.3V

　　DDR：2.5V

　　DDR2：1.8V

　　DDR3：1.5V

　　SDRAM內存條的金手指通常是168線，而DDR  SDRAM內存條的金手指通常是184線的。

　　幾代產品金手指的缺口數及缺口位置也不同有效防止反插與錯插，SDRAM有兩個缺口，DDR只有一個缺口。

　　SDRAM的結構、時序與性能的關系

　　一、影響性能的主要時序參數

　　所謂的影響性能是并不是指SDRAM的帶寬，頻率與位寬固定后，帶寬也就不可更改了。但這是理想的情況，在內存的工作周期內，不可能總處于數據傳輸的狀態，因為要有命令、尋址等必要的過程。但這些操作占用的時間越短，內存工作的效率越高，性能也就越好。

　　非數據傳輸時間的主要組成部分就是各種延遲與潛伏期。通過上文的講述，大家應該很明顯看出有三個參數對內存的性能影響至關重要，它們是tRCD、CL和tRP。每條正規的內存模組都會在標識上注明這三個參數值，可見它們對性能的敏感性。

　　以內存最主要的操作——讀取為例。tRCD決定了行尋址（有效）至列尋址（讀/寫命令）之間的間隔，CL決定了列尋址到數據進行真正被讀取所花費的時間，tRP則決定了相同L-Bank中不同工作行轉換的速度。現在可以想象一下讀取時可能遇到的幾種情況（分析寫入操作時不用考慮CL即可）：

　　1、要尋址的行與L-Bank是空閑的。也就是說該L-Bank的所有行是關閉的，此時可直接發送行有效命令，數據讀取前的總耗時為tRCD+CL，這種情況我們稱之為頁命中（PH，Page  Hit）。

　　2、要尋址的行正好是前一個操作的工作行，也就是說要尋址的行已經處于選通有效狀態，此時可直接發送列尋址命令，數據讀取前的總耗時僅為CL，這就是所謂的背靠背（Back  to Back）尋址，我們稱之為頁快速命中（PFH，Page Fast Hit）或頁直接命中（PDH，Page Direct  Hit）。

　　3、要尋址的行所在的L-Bank中已經有一個行處于活動狀態（未關閉），這種現象就被稱作尋址沖突，此時就必須要進行預充電來關閉工作行，再對新行發送行有效命令。結果，總耗時就是tRP+tRCD+CL，這種情況我們稱之為頁錯失（PM，Page  Miss）。

　　顯然，PFH是最理想的尋址情況，PM則是最糟糕的尋址情況。上述三種情況發生的機率各自簡稱為PHR——PH  Rate、PFDR——PFH Rate、PMR——PM  Rate。因此，系統設計人員（包括內存與北橋芯片）都盡量想提高PHR與PFHR，同時減少PMR，以達到提高內存工作效率的目的。

　　二、增加PHR的方法

　　顯然，這與預充電管理策略有著直接的關系，目前有兩種方法來盡量提高PHR。自動預充電技術就是其中之一，它自動的在每次行操作之后進行預充電，從而減少了日后對同一L-Bank不同行尋址時發生沖突的可能性。但是，如果要在當前行工作完成后馬上打開同一L-Bank的另一行工作時，仍然存在tRP的延遲。怎么辦？  此時就需要L-Bank交錯預充電了。

　　VIA的4路交錯式內存控制就是在一個L-Bank工作時，對下一個要工作的L-Bank進行預充電。這樣，預充電與數據的傳輸交錯執行，當訪問下一個L-Bank時，tRP已過，就可以直接進入行有效狀態了。目前VIA聲稱可以跨P-Bank進行16路內存交錯，并以LRU算法進行預充電管理。

　　有關L-Bank交錯預充電（存取）的具體執行在本刊2001年第2期已有詳細介紹，這里就不再重復了。

　　L-Bank交錯自動預充電/讀取時序圖（可點擊放大）：L-Bank  0與L-Bank 3實現了無間隔交錯讀取，避免了tRP對性能的影響  三、增加PFHR的方法

　　無論是自動預充電還是交錯工作的方法都無法消除tRCD所帶來的延遲。要解決這個問題，就要盡量讓一個工作行在進行預充電前盡可能多的接收多個工作命令，以達到背靠背的效果，此時就只剩下CL所造成的讀取延遲了（寫入時沒有延遲）。

　　如何做到這一點呢？這就是北橋芯片的責任了。在上文的時序圖中有一個參數tRAS（Active  to Precharge  Command，行有效至預充電命令間隔周期）。它有一個范圍，對于PC133標準，一般是預充電命令至少要在行有效命令5個時鐘周期之后發出，最長間隔視芯片而異（基本在120000ns左右），否則工作行的數據將有丟失的危險。那么這也就意味著一個工作行從有效（選通）開始，可以有120000ns的持續工作時間而不用進行預充電。顯然，只要北橋芯片不發出預充電（包括允許自動預充電）的命令，行打開的狀態就會一直保持。在此期間的對該行的任何讀寫操作也就不會有tRCD的延遲。可見，如果北橋芯片在能同時打開的行（頁）越多，那么PFHR也就越大。需要強調的是，這里的同時打開不是指對多行同時尋址（那是不可能的），而是指多行同時處于選通狀態。我們可以看到一些SDRAM芯片組的資料中會指出可以同時打開多少個頁的指標，這可以說是決定其內存性能的一個重要因素。

　　Intel  845芯片組MCH的資料：其中表明它可以支持24個頁面同時處于打開狀態

　　但是，可同時打開的頁數也是有限制的。從SDRAM的尋址原理講，同一L-Bank中不可能有兩個打開的行（S-AMP只能為一行服務），這就限制了可同時打開的頁面總數。以SDRAM有4個L-Bank，北橋最多支持8個P-Bank為例，理論上最多只能有32個頁面能同時處于打開的狀態。而如果只有一個P-Bank，那么就只剩下4個頁面，因為有幾個L-Bank才能有同時打開幾個行而互不干擾。Intel  845的MHC雖然可以支持24個打開的頁面，那也是指6個P-Bank的情況下（845MCH只支持6個P-Bank）。可見845已經將同時打開頁數發揮到了極致。

　　不過，同時打開頁數多了，也對存取策略提出了一定的要求。理論上，要盡量多地使用已打開的頁來保證最短的延遲周期，只有在數據不存在（讀取時）或頁存滿了（寫入時）再考慮打開新的指定頁，這也就是變向的連續讀/寫。而打開新頁時就必須要關閉一個打開的頁，如果此時打開的頁面已是北橋所支持的最大值但還不到理論極限的話，就需要一個替換策略，一般都是用LRU算法來進行，這與VIA的交錯控制大同小異。

　flash是存儲芯片的一種，通過特定的程序可以修改里面的數據。

　　Flash存儲器又稱閃存，它結合了ROM和RAM的長處，不僅具備電子可擦除可編程（EEPROM）的性能，還不會斷電丟失數據同時可以快速讀取數據（NVRAM的優勢），U盤和MP3里用的就是這種存儲器。在過去的20年里，嵌入式系統一直使用ROM（EPROM）作為它們的存儲設備，然而近年來Flash全面代替了ROM（EPROM）在嵌入式系統中的地位，用作存儲Bootloader以及操作系統或者程序代碼或者直接當硬盤使用（U盤）。

　　目前Flash主要有兩種NOR  Flash和NADN Flash。NOR Flash的讀取和我們常見的SDRAM的讀取是一樣，用戶可以直接運行裝載在NOR  FLASH里面的代碼，這樣可以減少SRAM的容量從而節約了成本。NAND  Flash沒有采取內存的隨機讀取技術，它的讀取是以一次讀取一塊的形式來進行的，通常是一次讀取512個字節，采用這種技術的Flash比較廉價。用戶不能直接運行NAND  Flash上的代碼，因此好多使用NAND Flash的開發板除了使用NAND Flah以外，還作上了一塊小的NOR  Flash來運行啟動代碼。

　　一般小容量的用NOR Flash，因為其讀取速度快，多用來存儲操作系統等重要信息，而大容量的用NAND  FLASH，最常見的NAND FLASH應用是嵌入式系統采用的DOC（Disk On Chip）和我們通常用的"閃盤"，可以在線擦除。目前市面上的FLASH  主要來自Intel，AMD，Fujitsu和Mxic，而生產NAND  Flash的主要廠家有Samsung和Toshiba及Hynix。

ROM和RAM指的都是半導體存儲器，ROM是Read Only  Memory的縮寫，RAM是Random Access  Memory的縮寫。ROM在系統停止供電的時候仍然可以保持數據，而RAM通常都是在掉電之后就丟失數據，典型的RAM就是計算機的內存。  

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ROM

ROM指的是“只讀存儲器”，即Read-Only  Memory。這是一種線路最簡單半導體電路，通過掩模工藝，  一次性制造，其中的代碼與數據將永久保存，不能進行修改。在微機的發展初期，BIOS都存放在ROM（Read Only  Memory，只讀存儲器）中。如果發現內部數據有錯，則只有舍棄不用，重新訂做一份。

PROM

PROM指的是“可編程只讀存儲器”既Programmable  Red-Only Memory。這樣的產品只允許寫入一次，所以也被稱為“一次可編程只讀存儲器”(One Time Progarmming  ROM，OTP-ROM)。PROM在出廠時，存儲的內容全為1，用戶可以根據需要將其中的某些單元寫入數據0(部分的PROM在出廠時數據全為0，則用戶可以將其中的部分單元寫入1)，  以實現對其“編程”的目的。PROM的典型產品是“雙極性熔絲結構”，如果我們想改寫某些單元，則可以給這些單元通以足夠大的電流，并維持一定的時間，  原先的熔絲即可熔斷，這樣就達到了改寫某些位的效果。另外一類經典的PROM為使用“肖特基二極管”的PROM，出廠時，其中的二極管處于反向截止狀態，還是用大電流的方法將反相電壓加在“肖特基二極管”，造成其永久性擊穿即可。PROM一旦寫入后無法修改，若是出了錯誤，已寫入的芯片只能報廢。

EPROM

EPROM指的是“可擦寫可編程只讀存儲器”，即Erasable  Programmable Read-Only Memory。  它的特點是具有可擦除功能，擦除后即可進行再編程，但是缺點是擦除需要使用紫外線照射一定的時間。這一類芯片特別容易識別，其封裝中包含有“石英玻璃窗”，一個編程后的EPROM芯片的“石英玻璃窗”一般使用黑色不干膠紙蓋住，  以防止遭到陽光直射。 

EEPROM

EEPROM指的是“電可擦除可編程只讀存儲器”，即Electrically Erasable  Programmable Read-Only  Memory。它的最大優點是可直接用電信號擦除，也可用電信號寫入。鑒于EPROM操作的不便，后來出的主板上的BIOS  ROM芯片大部分都采用EEPROM。EEPROM的擦除不需要借助于其它設備，它是以電子信號來修改其內容的，而且是以Byte為最小修改單位，不必將資料全部洗掉才能寫入，徹底擺脫了EPROM  Eraser和編程器的束縛。EEPROM在寫入數據時，仍要利用一定的編程電壓，此時，只需用廠商提供的專用刷新程序就可以輕而易舉地改寫內容，所以，它屬于雙電壓芯片。  借助于EEPROM芯片的雙電壓特性，可以使BIOS具有良好的防毒功能，在升級時，把跳線開關打至“ON”的位置，即給芯片加上相應的編程電壓，就可以方便地升級；平時使用時，則把跳線開關打至“OFF”的位置，防止病毒對BIOS芯片的非法修改。

Flash  ROM

Flash ROM指的是“閃存”，所謂“閃存”，它也是一種非易失性的內存，屬于EEPROM的改進產品，Flash屬于真正的  單電壓芯片，它的讀和寫操作都是在單電壓下進行。它的最大特點是必須按塊(Block或Sector)擦除(每個區塊的大小不定，不同廠家的產品有不同的規格)，  而EEPROM則可以一次只擦除一個字節(Byte)。Flash ROM  是利用浮置柵上的電容存儲電荷來保存信息，因為浮置柵不會漏電，所以斷電后信息仍然可以保存。Flash ROM的存儲容量普遍大于EEPROM，約為512K到至8M  KBit，由于大批量生產，價格也比較合適，很適合用來存放程序碼，近年來已逐漸取代了EEPROM，廣泛用于主板的BIOS  ROM。另外，它還主要用于U盤，Mp3等需要大容量且斷電不丟數據的設備。

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RAM  有兩大類

1) 靜態RAM（Static RAM /  SRAM），SRAM速度非常快，是目前讀寫最快的存儲設備了，但是它也非常昂貴，所以只在要求很苛刻的地方使用，譬如CPU的一級緩沖，二級緩沖。 

2)  動態RAM（Dynamic RAM /  DRAM），DRAM保留數據的時間很短，速度也比SRAM慢，不過它還是比任何的ROM都要快，但從價格上來說DRAM相比SRAM要便宜很多，計算機內存就是DRAM的。  

DRAM分為很多種，常見的主要有FPRAM / FastPage、EDORAM、SDRAM、DDR  RAM、RDRAM、SGRAM以及WRAM等。其中DDR RAM（Double-Date-Rate RAM）也稱作DDR  SDRAM，這種改進型的RAM和SDRAM是基本一樣的，  不同之處在于它可以在一個時鐘讀寫兩次數據，這樣就使得數據傳輸速度加倍了。這是目前電腦中用得最多的內存，在很多高端的顯卡上，也配備了高速DDR  RAM來提高帶寬，這可以大幅度提高3D加速卡的像素渲染能力。  

RAM工作原理

SRAM利用寄存器來存儲信息，所以一旦掉電，資料就會全部丟失，只要供電，它的資料就會一直存在，不需要動態刷新，所以叫靜態隨機存儲器。

DRAM  利用MOS管的柵電容上的電荷來存儲信息，一個DRAM的存儲單元存儲的是0還是1取決于電容是否有電荷，有電荷代表1，無電荷代表0。但時間一長，由于柵極漏電，代表1的電容會放電，代表0的電容會吸收電荷，這樣會造成數據丟失，因此需要一個額外設電路進行內存刷新操作。刷新操作定期對電容進行檢查，若電量大于滿電量的1／2，則認為其代表1，并把電容充滿電；若電量小于  1／2，則認為其代表0，并把電容放電，藉此來保持數據的連續性。這也是DRAM中的D(Dynamic動態)的意思。由于DRAM只使用一個MOS管來存信息，所以集成度可以很高，容量能夠做的很大。SDRAM比它多了一個與CPU時鐘同步。

掩膜式ROM

芯片生產廠家在制造芯片過程中把程序一并做在芯片內部,這就是二次光刻版圖形(掩膜)。

存儲陣列中的基本存儲單元僅由一只MOS管構成，或缺省，凡有MOS管處表示存儲0，反之為1.  工廠在生產時,根據客戶提供的內容,決定

是否布下只MOS管. 用戶在生產好后,是不能改寫的( 難道撬開芯片,加個  MOS管上去?)

由于集成電路生產的特點，要求一個批次的掩膜ROM必須達到一定的數量（若十個晶圓）才能生產，否則將極不經濟。掩膜ROM既可用雙極性工藝實現，也可以用CMOS工藝實現。掩膜ROM的電路簡單，集成度高，大批量生產時價格便宜。

一次性可編程ROM（PROM=Programmable  ROM） 

允許一次編程

存儲陣列除了三極管之外，還有熔點較低的連線（熔斷絲）串接在每只存儲三極管的某一電極上，例如發射極.  編程之前，存儲信息全為0，或全為1，編程寫入時，外加比工作電壓高的編程電壓，根據需要使某些存儲三極管通電，由于此時電流比正常工作電流大，于是熔斷絲熔斷開路，一旦開路之后就無法恢復連通狀態，所以只能編程一次。如果把開路的三極管存儲的信息當作0，反之，存儲的信息就為1

紫外線擦除可編程ROM（EPROM=Erasable  PROM）

用紫外線擦除后編程,并可多次擦除多次編程

FAMOS管與MOS管結構相似，它是在N型半導體基片上生長出兩個高濃度的P型區，通過歐姆接觸分別引出漏極D和源極S，在漏源之間的SiO2絕緣層中，包圍了一多晶硅材料，與四周無直接電氣連接，稱之為浮置柵極，在對其編程時，在漏源之間加上編程電壓（高于工作電壓）時，會產生雪崩擊穿現象，獲得能量的電子會穿過SiO2注入到多晶硅中，編程結束后，在漏源之間相對感應出的正電荷導電溝道將會保持下來，如果將漏源之間感應出正電荷導電溝道的MOS管表示存入0，反之，浮置柵不帶負電，即漏源之間無正電荷導電溝道的MOS管表示存入1狀態

在EPROM芯片的上方，有一圓形石英窗，從而允許紫外線穿過透明的圓形石英窗而照射到半導體芯片上，將它放在紫外線光源下一般照射10分鐘左右，EPROM中的內容就被抹掉，即所有浮置柵MOS管的漏源處于斷開狀態，然后，才能對它進行編程輸入

出廠未編程前，每個基本存儲單元都是信息1,  編程就是將某些單元寫入信息0

EPROM是采用浮柵技術生產的可編程存儲器，它的存儲單元多采用N溝道疊柵MOS管（SIMOS），其結構及符號如圖12.2.1(a)所示。除控制柵外，還有一個無外引線的柵極，稱為浮柵。當浮柵上無電荷時，給控制柵（接在行選擇線上）加上控制電壓，MOS管導通；而當浮柵上帶有負電荷時，則襯底表面感應的是正電荷，使得MOS管的開啟電壓變高，如圖12.1.3(b)所示，如果給控制柵加上同樣的控制電壓，MOS管仍處于截止狀態。由此可見，SIMOS管可以利用浮柵是否積累有負電荷來存儲二值數據。

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（a）  疊柵MOS管的結構及符號圖

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（b）  疊柵MOS管浮柵上積累電子與開啟電壓的關系

圖12.2.1 疊柵MOS管

在寫入數據前，浮柵是不帶電的，要使浮柵帶負電荷，必須在SIMOS管的漏、柵極加上足夠高的電壓（如25V），使漏極及襯底之間的PN結反向擊穿，產生大量的高能電子。這些電子穿過很薄的氧化絕緣層堆積在浮柵上，從而使浮柵帶有負電荷。當移去外加電壓后,浮柵上的電子沒有放電回路，能夠長期保存。當用紫外線或X射線照射時，浮柵上的電子形成光電流而泄放，從而恢復寫入前的狀態。照射一般需要15至20分鐘。為了便于照射擦除，芯片的封裝外殼裝有透明的石英蓋板。EPROM的擦除為一次全部擦除，數據寫入需要通用或專用的編程器。

電擦除可編程ROM（EEPROM  = Electrically EPROM）

加電擦除,也可以多次擦除,  可以按字節編程

在EPROM基本存儲單元電路的浮置柵MOS管T1上面再生成一個浮置柵MOS管T2，將T2浮置柵引出一個電極，使該電極接某一電壓VG2，若VG2為正電壓，T1浮置柵極與漏極之間產生一個隧道效應，使電子注入T1浮置柵極，于是T1的漏源接通，便實現了對該位的寫入編程

用加電方法，進行在線（無需拔下，直接在電路中）擦寫（擦除和編程一次完成）

有字節擦寫、塊擦寫和整片擦寫方法

按字節為單位進行擦除和寫入，擦除和寫入是同一種操作，即都是寫入，只不過擦除是固定寫“1”而已，在擦除時，輸入的數據是TTL高電平

EEPROM在進行字節改寫之前自動對所要寫入的字節單元進行擦除，CPU只需要像寫普通RAM一樣寫其中某一字節，但一定要等到5ms之后，CPU才能接著對EEPROM進行下一次寫入操作，因而，以字節為單元寫入是常用的一種簡便方式

寫入操作時，首先把待寫入數據寫入到頁緩沖器中，然后，在內部定時電路的控制下把頁緩沖器中的所有數據寫入到EEPROM中所指定的存儲單元，顯然，相對字節寫入方式，第二種方式的效率高，寫入速度快。

E2PROM也是采用浮柵技術生產的可編程存儲器，構成存儲單元的MOS管的結構如圖12.2.2所示。它與疊柵MOS管的不同之處在于浮柵延長區與漏區之間的交疊處有一個厚度約為80埃的薄絕緣層，當漏極接地，控制柵加上足夠高的電壓時，交疊區將產生一個很強的電場，在強電場的作用下，電子通過絕緣層到達浮柵，使浮柵帶負電荷。這一現象稱為“隧道效應”，因此，該MOS管也稱為隧道MOS管。相反，當控制柵接地漏極加一正電壓，則產生與上述相反的過程，即浮柵放電。與SIMOS管相比，隧道  MOS管也是利用浮柵是否積累有負電荷來存儲二值數據的，不同的是隧道MOS管是利用電擦除的，并且擦除的速度要快得多。

E2PROM電擦除的過程就是改寫過程，它是以字為單位進行的。E2PROM具有ROM的非易失性，又具備類似RAM的功能，可以隨時改寫（可重復擦寫1萬次以上）。目前，大多數E2PROM芯片內部都備有升壓電路。因此，只需提供單電源供電，便可進行讀、擦除/寫操作，為數字系統的設計和在線調試提供了極大的方便。

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圖12.2.2  隧道MOS管剖面結構示意圖

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圖12.2.3  快閃存儲器存儲單元MOS管剖面結構示意圖

Flash閃存

快速擦寫,但只能按塊編程

快閃存儲器存儲單元的MOS管結構與SIMOS管類似，如圖12.2.3所示。但有兩點不同，一是快閃存儲器存儲單元MOS管的源極N+區大于漏極N+區，而SIMOS管的源極N+區和漏極N＋區是對稱的；二是浮柵到P型襯底間的氧化絕緣層比SIMOS管的更薄。這樣，可以通過在源極上加一正電壓，使浮柵放電，從而擦除寫入的數據。由于快閃存儲器中存儲單元MOS管的源極是連接在一起的，所以不能象E2PROM  那樣按字擦除，而是類似EPROM那樣整片擦除或分塊擦除。整片擦除只需要幾秒鐘，不像EPROM那樣需要照射15到20分鐘。快閃存儲器中數據的擦除和寫入是分開進行的，數據寫入方式與EPROM相同，需輸入一個較高的電壓，因此要為芯片提供兩組電源。一個字的寫入時間約為200微秒，一般可以擦除/寫入100次以上。

新型的FLASH，例如320C3B等，在常規存儲區域后面還有128Bit的特殊加密，其中前64Bit（8字節）是唯一器件碼（64BitUniqueDeviceIdentifier）,每一片Flash在出廠時已經帶有，并且同一種Flash型號不會有相同的編碼，哪怕這個字庫是全新空白的字庫。后來64Bit為用戶可編程OTP單元（64BitUserProgrammableOTPCells）,可以由用戶自用設定，單只能寫入，不能擦除。

(1)  手機生產前，所有字庫的內容都是同一寫入的。

(2)  手機生產完成后，開機自檢，自檢程序判斷唯一碼，并根據唯一碼的編號，再常規儲存區域寫入相應的信息，因此出廠的手機字庫是完全不一樣的。

(3)  手機廠商的這種做法是為了保護其自身的產權不收到非法抄襲。

(4)  很多維修工作者也嘗試過，把一部正常使用的手機字庫拆下來，把資料讀出來并寫入一顆全新字庫，并裝回到另外一部手機，哪怕是同一部手機上面，也不能正常使用，例如西門子的就是顯示兩行英文。其原因是手機開機后判斷字庫的唯一代碼是否和主存儲區域的相對應，如果不對應，就顯示錯誤信息。

軟件升級還要注意對應版本的問題，比如TCL就有不同顯示屏的對應版本號，波導  S1000出線“bad  software”（軟件壞了）此故障多是軟件版本不對引起的，只要寫對軟件版本就可以解決問題。另外，S1000的新舊模塊和新舊LCD的組合要選擇合適的軟件版本,  否則會出現 “bad software”  故障。例如：舊LCD+舊模塊，適用軟件是409AM11B。19A，如果錯用了412KM12A。21A或412KM12A。20F均會出現“bad  software”。舊模塊，適用軟件是412KM12A.21A，如果錯用了409AM11B.19A或409AM11B.19F。均會出現“bad  software”等。三星機也有不同版本的對應升級程序。當然也有修理出來的軟件故障，這是由于廠家對程序進行硬件跟蹤對碼工作，導致更換相應元件后而出現軟件故障不能正常使用。比如NOKIA手機從DCT3都一直硬件對碼加密措施；現在三星比如V208說機也采用了硬件對碼技術，對我們的軟件維修帶來了阻礙。

又如MTK的firmware,  清空flash最后1m或者2m可以解決一些類似的軟件問題

掩膜式ROM

芯片生產廠家在制造芯片過程中把程序一并做在芯片內部,這就是二次光刻版圖形(掩膜)。

存儲陣列中的基本存儲單元僅由一只MOS管構成，或缺省，凡有MOS管處表示存儲0，反之為1.  工廠在生產時,根據客戶提供的內容,決定

是否布下只MOS管. 用戶在生產好后,是不能改寫的( 難道撬開芯片,加個  MOS管上去?)

由于集成電路生產的特點，要求一個批次的掩膜ROM必須達到一定的數量（若十個晶圓）才能生產，否則將極不經濟。掩膜ROM既可用雙極性工藝實現，也可以用CMOS工藝實現。掩膜ROM的電路簡單，集成度高，大批量生產時價格便宜。

一次性可編程ROM（PROM=Programmable  ROM） 

允許一次編程

存儲陣列除了三極管之外，還有熔點較低的連線（熔斷絲）串接在每只存儲三極管的某一電極上，例如發射極.  編程之前，存儲信息全為0，或全為1，編程寫入時，外加比工作電壓高的編程電壓，根據需要使某些存儲三極管通電，由于此時電流比正常工作電流大，于是熔斷絲熔斷開路，一旦開路之后就無法恢復連通狀態，所以只能編程一次。如果把開路的三極管存儲的信息當作0，反之，存儲的信息就為1

紫外線擦除可編程ROM（EPROM=Erasable  PROM）

用紫外線擦除后編程,并可多次擦除多次編程

FAMOS管與MOS管結構相似，它是在N型半導體基片上生長出兩個高濃度的P型區，通過歐姆接觸分別引出漏極D和源極S，在漏源之間的SiO2絕緣層中，包圍了一多晶硅材料，與四周無直接電氣連接，稱之為浮置柵極，在對其編程時，在漏源之間加上編程電壓（高于工作電壓）時，會產生雪崩擊穿現象，獲得能量的電子會穿過SiO2注入到多晶硅中，編程結束后，在漏源之間相對感應出的正電荷導電溝道將會保持下來，如果將漏源之間感應出正電荷導電溝道的MOS管表示存入0，反之，浮置柵不帶負電，即漏源之間無正電荷導電溝道的MOS管表示存入1狀態

在EPROM芯片的上方，有一圓形石英窗，從而允許紫外線穿過透明的圓形石英窗而照射到半導體芯片上，將它放在紫外線光源下一般照射10分鐘左右，EPROM中的內容就被抹掉，即所有浮置柵MOS管的漏源處于斷開狀態，然后，才能對它進行編程輸入

出廠未編程前，每個基本存儲單元都是信息1,  編程就是將某些單元寫入信息0

EPROM是采用浮柵技術生產的可編程存儲器，它的存儲單元多采用N溝道疊柵MOS管（SIMOS），其結構及符號如圖12.2.1(a)所示。除控制柵外，還有一個無外引線的柵極，稱為浮柵。當浮柵上無電荷時，給控制柵（接在行選擇線上）加上控制電壓，MOS管導通；而當浮柵上帶有負電荷時，則襯底表面感應的是正電荷，使得MOS管的開啟電壓變高，如圖12.1.3(b)所示，如果給控制柵加上同樣的控制電壓，MOS管仍處于截止狀態。由此可見，SIMOS管可以利用浮柵是否積累有負電荷來存儲二值數據。

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（a）  疊柵MOS管的結構及符號圖

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（b）  疊柵MOS管浮柵上積累電子與開啟電壓的關系

圖12.2.1 疊柵MOS管

在寫入數據前，浮柵是不帶電的，要使浮柵帶負電荷，必須在SIMOS管的漏、柵極加上足夠高的電壓（如25V），使漏極及襯底之間的PN結反向擊穿，產生大量的高能電子。這些電子穿過很薄的氧化絕緣層堆積在浮柵上，從而使浮柵帶有負電荷。當移去外加電壓后,浮柵上的電子沒有放電回路，能夠長期保存。當用紫外線或X射線照射時，浮柵上的電子形成光電流而泄放，從而恢復寫入前的狀態。照射一般需要15至20分鐘。為了便于照射擦除，芯片的封裝外殼裝有透明的石英蓋板。EPROM的擦除為一次全部擦除，數據寫入需要通用或專用的編程器。

電擦除可編程ROM（EEPROM  = Electrically EPROM）

加電擦除,也可以多次擦除,  可以按字節編程

在EPROM基本存儲單元電路的浮置柵MOS管T1上面再生成一個浮置柵MOS管T2，將T2浮置柵引出一個電極，使該電極接某一電壓VG2，若VG2為正電壓，T1浮置柵極與漏極之間產生一個隧道效應，使電子注入T1浮置柵極，于是T1的漏源接通，便實現了對該位的寫入編程

用加電方法，進行在線（無需拔下，直接在電路中）擦寫（擦除和編程一次完成）

有字節擦寫、塊擦寫和整片擦寫方法

按字節為單位進行擦除和寫入，擦除和寫入是同一種操作，即都是寫入，只不過擦除是固定寫“1”而已，在擦除時，輸入的數據是TTL高電平

EEPROM在進行字節改寫之前自動對所要寫入的字節單元進行擦除，CPU只需要像寫普通RAM一樣寫其中某一字節，但一定要等到5ms之后，CPU才能接著對EEPROM進行下一次寫入操作，因而，以字節為單元寫入是常用的一種簡便方式

寫入操作時，首先把待寫入數據寫入到頁緩沖器中，然后，在內部定時電路的控制下把頁緩沖器中的所有數據寫入到EEPROM中所指定的存儲單元，顯然，相對字節寫入方式，第二種方式的效率高，寫入速度快。

E2PROM也是采用浮柵技術生產的可編程存儲器，構成存儲單元的MOS管的結構如圖12.2.2所示。它與疊柵MOS管的不同之處在于浮柵延長區與漏區之間的交疊處有一個厚度約為80埃的薄絕緣層，當漏極接地，控制柵加上足夠高的電壓時，交疊區將產生一個很強的電場，在強電場的作用下，電子通過絕緣層到達浮柵，使浮柵帶負電荷。這一現象稱為“隧道效應”，因此，該MOS管也稱為隧道MOS管。相反，當控制柵接地漏極加一正電壓，則產生與上述相反的過程，即浮柵放電。與SIMOS管相比，隧道  MOS管也是利用浮柵是否積累有負電荷來存儲二值數據的，不同的是隧道MOS管是利用電擦除的，并且擦除的速度要快得多。

E2PROM電擦除的過程就是改寫過程，它是以字為單位進行的。E2PROM具有ROM的非易失性，又具備類似RAM的功能，可以隨時改寫（可重復擦寫1萬次以上）。目前，大多數E2PROM芯片內部都備有升壓電路。因此，只需提供單電源供電，便可進行讀、擦除/寫操作，為數字系統的設計和在線調試提供了極大的方便。

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圖12.2.2  隧道MOS管剖面結構示意圖

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圖12.2.3  快閃存儲器存儲單元MOS管剖面結構示意圖

Flash閃存

快速擦寫,但只能按塊編程

快閃存儲器存儲單元的MOS管結構與SIMOS管類似，如圖12.2.3所示。但有兩點不同，一是快閃存儲器存儲單元MOS管的源極N+區大于漏極N+區，而SIMOS管的源極N+區和漏極N＋區是對稱的；二是浮柵到P型襯底間的氧化絕緣層比SIMOS管的更薄。這樣，可以通過在源極上加一正電壓，使浮柵放電，從而擦除寫入的數據。由于快閃存儲器中存儲單元MOS管的源極是連接在一起的，所以不能象E2PROM  那樣按字擦除，而是類似EPROM那樣整片擦除或分塊擦除。整片擦除只需要幾秒鐘，不像EPROM那樣需要照射15到20分鐘。快閃存儲器中數據的擦除和寫入是分開進行的，數據寫入方式與EPROM相同，需輸入一個較高的電壓，因此要為芯片提供兩組電源。一個字的寫入時間約為200微秒，一般可以擦除/寫入100次以上。

新型的FLASH，例如320C3B等，在常規存儲區域后面還有128Bit的特殊加密，其中前64Bit（8字節）是唯一器件碼（64BitUniqueDeviceIdentifier）,每一片Flash在出廠時已經帶有，并且同一種Flash型號不會有相同的編碼，哪怕這個字庫是全新空白的字庫。后來64Bit為用戶可編程OTP單元（64BitUserProgrammableOTPCells）,可以由用戶自用設定，單只能寫入，不能擦除。

(1)  手機生產前，所有字庫的內容都是同一寫入的。

(2)  手機生產完成后，開機自檢，自檢程序判斷唯一碼，并根據唯一碼的編號，再常規儲存區域寫入相應的信息，因此出廠的手機字庫是完全不一樣的。

(3)  手機廠商的這種做法是為了保護其自身的產權不收到非法抄襲。

(4)  很多維修工作者也嘗試過，把一部正常使用的手機字庫拆下來，把資料讀出來并寫入一顆全新字庫，并裝回到另外一部手機，哪怕是同一部手機上面，也不能正常使用，例如西門子的就是顯示兩行英文。其原因是手機開機后判斷字庫的唯一代碼是否和主存儲區域的相對應，如果不對應，就顯示錯誤信息。

軟件升級還要注意對應版本的問題，比如TCL就有不同顯示屏的對應版本號，波導  S1000出線“bad  software”（軟件壞了）此故障多是軟件版本不對引起的，只要寫對軟件版本就可以解決問題。另外，S1000的新舊模塊和新舊LCD的組合要選擇合適的軟件版本,  否則會出現 “bad software”  故障。例如：舊LCD+舊模塊，適用軟件是409AM11B。19A，如果錯用了412KM12A。21A或412KM12A。20F均會出現“bad  software”。舊模塊，適用軟件是412KM12A.21A，如果錯用了409AM11B.19A或409AM11B.19F。均會出現“bad  software”等。三星機也有不同版本的對應升級程序。當然也有修理出來的軟件故障，這是由于廠家對程序進行硬件跟蹤對碼工作，導致更換相應元件后而出現軟件故障不能正常使用。比如NOKIA手機從DCT3都一直硬件對碼加密措施；現在三星比如V208說機也采用了硬件對碼技術，對我們的軟件維修帶來了阻礙。

又如MTK的firmware,  清空flash最后1m或者2m可以解決一些類似的軟件問題