智能周教授--智能硬件開發(fā)實戰(zhàn)派--前期內(nèi)容回顧

單片機芯片里面有什么？詳解嵌入式和單片機硬件系統(tǒng)架構(gòu)

上一篇文章，我們講了單片機、手機、嵌入式系統(tǒng)里面有CPU、PMU、ROM和RAM。

本文重點講一講什么是ROM，什么是RAM，在各個種嵌入式系統(tǒng)中如何使用。

大部分人，會把電腦的內(nèi)存、手機的內(nèi)存、運行內(nèi)存、數(shù)據(jù)存儲這些東西搞混。

看了這篇文章你就明白了！

電腦的ROM是硬盤，不會和電腦內(nèi)存搞混淆。電腦的內(nèi)存是DDR內(nèi)存條，也不會搞混淆。但手機內(nèi)存很容易被搞混了。

最早的非智能手機，大家都不會宣傳內(nèi)存這個概念。后來有了TF卡，但經(jīng)銷商們都把TF卡叫做內(nèi)存卡。于是手機內(nèi)存就變成了“內(nèi)部存儲”的概念了，相當(dāng)于電腦的硬盤而不是電腦的內(nèi)存。像Iphone這樣的只宣傳存儲容量有64G 128G，不宣傳DDR有多少，也無形中推廣了“手機內(nèi)存就是手機內(nèi)部存儲空間”這個錯誤的稱呼。

到Android手機大量宣傳RAM有多少G的時候，消費者早已對內(nèi)存混淆了。為什么別人的手機內(nèi)存有16G，你的只有2G呢？（因為別人是16G的內(nèi)部存儲空間，你的是2G的運行內(nèi)存）。所以現(xiàn)在手機廠商宣傳的時候會標(biāo)注2G、4G、6G的運行內(nèi)存。

這里面還有偷換概念的山寨宣傳手段：用bit代替Byte。4GB+512MB的手機內(nèi)存，折合32Gbit+4Gbit。就有些山寨廠商在低端機上宣傳成“32G+4G超大內(nèi)存”。

ROM，Read-Only Memory

只讀存儲器，對于電腦來講就是硬盤，對于手機來講就是內(nèi)置存儲，對于單片機來講就是Flash。用于存放操作系統(tǒng)的軟件。

圖：4GB eMMC

圖：128Mbit（16MB）NOR Flash

• 我明明可以往硬盤里寫數(shù)據(jù)，為什么叫只讀存儲器呢？
  

這一點在單片機上更容易解釋一些：把固件（系統(tǒng)軟件）燒錄進(jìn)Flash，然后就不能修改了。不管用戶怎么重啟，怎么使用，都不會影響到固件。

也就是說，固件是不可被寫入的，因此叫做“只讀存儲器”。

對于手機來講也是這樣子，內(nèi)部存儲中有一部分空間用于存放系統(tǒng)軟件，不管你怎么使用也不會把系統(tǒng)軟件用壞了。這一部分也可以理解為“只讀存儲器”。

實際使用的時候會把內(nèi)置存儲和Flash分成兩個部分，一塊可以被寫入，一塊不能被寫入。可以被寫入的地方用來存儲通訊錄、照片、音樂、APP之類的，不可被寫入的地方用來存放操作系統(tǒng)的軟件。

手機的ROM，從最早的NOR Flash發(fā)展到NAND Flash，現(xiàn)在清一色全都是eMMC了（和TF卡是一個東西）。單片機的Flash還是維持在小容量的NOR Flash。

RAM，Random-Access Memory

隨機存儲器，就是電腦的內(nèi)存條。用于存放動態(tài)數(shù)據(jù)。（也叫運行內(nèi)存）

系統(tǒng)運行的時候，需要把操作系統(tǒng)從ROM中讀取出來，放在RAM中運行。

圖：電腦內(nèi)存條，由很多內(nèi)存顆粒組成

圖：手機用的內(nèi)存芯片，一顆抵得上電腦的一條

圖：智能家居主控芯片，采用電腦版的DDR內(nèi)存顆粒

電腦的DDR，全稱是Double Data Rate SDRAM。這么看起來就和單片機的SRAM以及RAM有些掛鉤了。本質(zhì)上都是一樣的東西。

• RAM的隨機存儲器的“隨機”是什么意思呢？難道硬盤和eMMC不是想讀哪里就讀哪里么？

現(xiàn)在的ROM，也能夠“隨機存儲”，但是計算機剛發(fā)明的時候，是用紙帶、磁帶來當(dāng)作ROM使用的，紙帶和磁帶繞成一卷，只能順序讀寫，不是隨機讀寫，不能想讀哪里讀哪里。因此才有了RAM的“隨機存儲”一說。

• 已經(jīng)有了ROM，為什么還要RAM呢？

ROM的速度遠(yuǎn)比RAM慢，慢幾個數(shù)量級。電腦太卡了，加了內(nèi)存，就快了。這就是因為Windows發(fā)現(xiàn)內(nèi)存不夠用，挪用了硬盤充當(dāng)內(nèi)存使用。慢了幾個數(shù)量級，運行速度自然就慢了。雖然現(xiàn)在的ROM能當(dāng)RAM用，但是沒有人這么用。

• 那么反過來RAM能不能當(dāng)ROM用呢？

是可以的，只要不斷電，RAM可以當(dāng)作一個超快速的ROM來使用。但是如果斷電了就杯具了，RAM的存儲方式需要提供持續(xù)的電源，如果沒電里面的數(shù)據(jù)就全部丟失。大家經(jīng)常會遇到電腦斷電辛辛苦苦寫的資料都沒有了，就是因為RAM不能斷電保存數(shù)據(jù)。

對于內(nèi)部空間寸土寸金的智能手機來講，不可能像電腦那樣塞一根內(nèi)存條進(jìn)去，所以普遍采用MCP芯片，把eMMC和DDR放到一顆芯片里去，做成一個二合一的芯片。（MCP）

圖：X20的64GB ROM+4GB RAM二合一芯片

中低端手機采用二合一芯片，原本需要2顆芯片的面積，現(xiàn)在只需要一顆。

高端機的ROM和RAM的容量要求更高，不能合并到一顆芯片里去了，于是就把DDR擺在CPU頭頂上，把eMMC放在外面，這樣依然只占了一顆芯片的面積。

空間更緊張的智能穿戴設(shè)備上，例如高通驍龍2100平臺，干脆把DDR和eMMC都擺到CPU頭上，外面一顆存儲芯片都沒有。（叫做ePOP封裝，目前業(yè)界最大只能做到4GB+512MB的容量）。

圖：拆開的DDR和高通CPU。DDR是蓋在上面的

圖：疊在一起的ePOP封裝的DDR+eMMC（上層）和驍龍2100（下層）

燚智能周教授

往期回顧：

七彩燈硬件設(shè)計和燈效設(shè)計解析

什么是電容？如何選型更合適的電容？-硬件工程師必修課

鋰電池相關(guān)的硬件設(shè)計五大禁忌