這一篇主要講講ROM\RAM\Flash的一些零碎知識點，網上也能找到很多資料。

1 ROM

1.1概述

只讀存儲器（Read-only memory, ROM），當然從廣義上來講，也有一些器件，例如Flash，EPROM等等，通過某種手段可以編程的，也屬于ROM的范疇的。ROM一般用在一些程序的存儲和數據的存儲，這里程序多半是比較固定的程序（Firmware，固件，一種跟硬件強相關的程序，例如驅動等等），這里的數據多半是固化的表項，查找表等等不會怎么改變的表項。

1.2基本原理

HDL設計中，對于小ROM，深度和位寬都不大，一般使用組合邏輯就可以做一個ROM。如果數據比較大，比如1K*4B這種，就換一種ROM，使用標準單元Mask ROM，來做存儲，如下圖所示。百度百科對MASK ROM的定義，是制造商為了要大量生產，事先制作一顆有原始數據的ROM或EPROM當作樣本，然后再大量生產與樣本一樣的 ROM，這一種做為大量生產的ROM樣本就是MASK ROM，而燒錄在MASK ROM中的資料永遠無法做修改。

1.3分類

一種是真的寫了就沒法改的ROM；一種是可以寫一次的ROM（one-time Programmable read-only memory），使用的高壓反熔絲技術；一種是可擦出的能、能寫多次的ROM（Erasable programmable read only memory），使用紫外線擦除；一種是電擦除的EEPROM（Electrically Erasable programmable read only memory，EEPROM），再到后來東芝搞的Flash。工業界第一種ROM和最后一種的Flash用的比較多。

2 Flash

1.1原理

非遺失性的存儲，是在ROM的基礎上演進出來的。目前主流是NAND和NOR。模擬的團隊來做flash。可以任意地址訪問。對于連續地址讀訪問，NAND和NOR的帶寬差距不大。NAND是存儲塊訪問，NOR可以Byte訪問。總的來說，NOR特點就是比較細的訪問，基本啟動程序放NOR中，穩定性和可靠性也稍微高一些；NAND訪問數據塊比較好，通常數據放NAND中，而且成本也較低。

圖： NOR Flash的時序

ale: address lock enable；一般Flash不會直接集成到芯片中，如果集成在芯片外面，IO數量增加，NOR解決辦法就是數據和地址復用，當ale為高的時候，addr上走的是地址，當ale為低且csn為低的時候，addr上走的是數據。

wen：write enable；用于指示讀還是寫。

rdy：對于芯片和FLash分離，因為是異步接口，所以使用rdy信號用來握手。對于MCU來講，如果把小的NOR flash集成到芯片內部，就可以直接使用同步接口，也就是SRAM的接口。

圖：NAND Flash時序

CLE：Chip Lock Enable；

可以看到NAND也是數據和地址線復用的。NAND可以大塊的數據讀寫，多了些Command。NAND Flash在MCU中的比較少。Flash跟ROM和RAM不同，不想數字的可以直接用工具生成，這個需要模擬團隊自己做。

3 RAM

1.1基本概念

Static Random Access Memory，靜態的，隨機的訪問。靜態的，不用刷新，不像DRAM需要隨時刷新，但是SRAM沒有DRAM的集成度高，面積比較大。另外，速度和功耗比DRAM好一些。

圖：存儲一個bit的SRAM的結構

6個CMOS管子組成一個SRAM單元，Q1和Q3組成反相器，Q2和Q4組成反相器，兩個反相器組成一個環路，這樣，只要不掉電，這個邏輯環就不會變，跟觸發器原理有點類似。Q5用于控制輸入，Q6用于控制輸出，兩個管子相當于輸入和輸出的開關。

1.2 分類

single port SRAM：不會發生讀寫沖突，因為之后一個端口，要么讀，要么寫；盡量做到先寫后讀，或者初始化再度，否則讀出來的數據有可能不對（原因是SRAM的軟失效）。對于軟失效，可以加一個ECC校驗，例如寸10bir，其中2bit是校驗位。

Two port SRAM：FOGA的讀寫沖突允許，但是ASIC不可以，在同一個時刻，讀地址和寫地址不要一樣。FIFO一般是TP SRAM。

Dual port SRAM：也是兩個端口A、B，可以A讀B寫，也可以A寫B讀，不在局限于只能誰讀誰寫。可靠性，面積和率都不是很好。

工程上，使用兩個SRAM，做乒乓操作，實現TP SRAM的功能，一個讀的時候，另外一個寫。兩個SRAM加起來面積可能比TP SRAM小一些。對于幾百幾K的bit位，直接用D觸發器來存儲比較好。

1.3 接口

SRAM有一個需要注意下，就是Redundancy接口，用于擴展SRAM的，在比較的大的memory中會用，例如cache，這個接口可選的。用法的話，舉個例子這個就是說，當SRAM中有一塊壞掉了，這個時候就在尾部在接一塊SRAM存儲，就把壞塊的地址映射到新加的存儲塊中，這個時候就要用的Redundancy了。

1.4 時序

對于Single port SDRAM的時序，如下圖：

讀是在一個時鐘周期完成，如果是連續寫，紅點處，write enable是可以一直拉低的；讀的話，是要在下一個時刻才能采到數據，注意下。