Diferencias entre RAM, ROM y memoria flash: todo lo que necesita saber

La ROM y la RAM pertenecen a la memoria de semiconductores. ROM es la abreviatura de memoria de solo lectura y RAM es la abreviatura de memoria de acceso aleatorio. La ROM puede guardar datos cuando el sistema se apaga, y la RAM es lo contrario, una RAM típica es la memoria de la computadora. Pero a veces no lo tenemos claro: ¿cuál es la diferencia entre Memoria Flash y ROM y RAM? ¿Cuánto sabe realmente sobre memoria, o RAM, ROM y memoria flash específicamente? Aquí los contaremos en diferentes aspectos, este artículo servirá como una guía de memorias básicas.

1. ¿Cuáles son los tipos de RAM?

Guía de actualización de RAM: lo que necesita saber

1.1 RAM estática (SRAM)

SRAM es muy rápido y el dispositivo de almacenamiento más rápido para leer y escribir actualmente, pero también es muy costoso, por lo que solo se usa en lugares exigentes, como el búfer de primer y segundo nivel de la CPU.

1.2 RAM dinámica (DRAM)

La DRAM guarda los datos por poco tiempo y su funcionamiento es más lento que el de la SRAM, pero sigue siendo más rápido que el de la ROM. Además, es mucho más barato que SRAM. La memoria de la computadora es DRAM. La DRAM se divide en muchos tipos, los más comunes son FPRAM/FastPage, EDORAM, SDRAM, DDR, RAM, RDRAM, SGRAM, WRAM, etc. DDR RAM, uno de los cuales se presenta aquí.

DDR RAM (Double-Date-Rate RAM), también conocida como DDR SDRAM, la RAM mejorada y SDRAM, son esencialmente iguales, excepto que pueden leer y escribir datos dos veces en un reloj, duplicando la velocidad de transmisión de datos.

Esta es la memoria más utilizada en una computadora hoy en día, y tiene una ventaja de costo, que de hecho derrota a otra memoria Intel, Rambus DRAM.

Muchas tarjetas gráficas de gama alta también están equipadas con RAM DDR de alta velocidad para aumentar el ancho de banda, lo que puede mejorar en gran medida la capacidad de representación de píxeles de las tarjetas aceleradoras 3D.

2. ¿Cuáles son los tipos de ROM?

PROM (ROM programable), se programa una vez que no se puede modificar, este es un producto anterior, ahora se ha ido.

EPROM (ROM programable y borrable), es una especie de memoria universal que borra el programa original por radiación ultravioleta.

La EEPROM se borra electrónicamente, es muy costosa y requiere mucho tiempo de escritura. Por ejemplo, el software del teléfono móvil generalmente se coloca en la EEPROM, cuando llamamos, algunos de los últimos números que se marcan están temporalmente en la SRAM, pero no se escriben inmediatamente en el registro de llamadas (el registro de llamadas se almacena en la EEPROM).

La memoria se usa para almacenar datos y programas que están actualmente en uso (es decir, en ejecución), y la memoria de la computadora que usamos normalmente se refiere a la memoria dinámica (es decir, DRAM).

La llamada "dinámica" en la memoria dinámica se refiere a que cuando escribimos datos en la DRAM, después de un período de tiempo, los datos se perderán, por lo que necesitamos un circuito adicional para actualizar la memoria.

Funciona así: si la celda de memoria de una DRAM almacena 0 o 1 depende de si el capacitor tiene carga. 1 representa un cargo, 0 representa ningún cargo.

Pero con el tiempo, la capacitancia de 1 se descargará y la capacitancia de 0 absorberá la carga, por lo que se pierden los datos.

Al realizar la operación de actualización, se comprueba periódicamente el condensador, si la carga es superior a la mitad de la carga completa, se considera que representa 1, cargando el condensador por completo; Si la cantidad de electricidad es inferior a la mitad, se considera que representa 0 y el condensador se descarga para mantener la continuidad de los datos.

3. ¿Qué es la memoria flash?

La memoria flash combina las ventajas de la ROM y la RAM. No solo tiene la capacidad programable y borrable eléctricamente (EEPROM), sino que también puede leer datos rápidamente sin pérdida de energía (la ventaja de NVRAM). Esta memoria se utiliza en USB y MP3. Durante los últimos 20 años, los sistemas integrados han estado utilizando ROM (EPROM) como dispositivo de almacenamiento. Sin embargo, en los últimos años, FLASH ha reemplazado por completo la posición de ROM (EPROM) en los sistemas integrados para almacenar el cargador de arranque y los sistemas operativos, o el código del programa o directamente como disco duro (disco U).

En la actualidad, hay dos tipos de NOR Flash y NAND Flash. La lectura de NOR Flash es la misma que la lectura común de SDRAM. Los usuarios pueden ejecutar el código cargado en NOR FLASH directamente, lo que reduce la capacidad de la SRAM y ahorra costos. NAND Flash no tiene una técnica de lectura aleatoria de memoria, que lee en forma de bloque a la vez, generalmente 512 bytes a la vez, por lo que es más económico. Los usuarios no pueden ejecutar el código del programa en NAND directamente, por lo que muchos desarrolladores que usan NAND tienen que usar un pequeño NOR Flash para iniciar y ejecutar el código. NOR Flash generalmente se usa en capacidad pequeña debido a su rápida velocidad de lectura y se usa para almacenar información importante, como los sistemas operativos. El NAND FLASH más común utilizado para gran capacidad se combina con el sistema integrado DOC (Disk On Chip) y el "disco flash" común, que se puede borrar en línea.

En la actualidad, las FLASH del mercado provienen principalmente de Intel, AMD, Fujitsu y Toshiba, y los principales fabricantes de NAND Flash son Samsung y Toshiba.

NOR y NAND son las dos principales tecnologías de memoria flash no volátil del mercado.

Intel desarrolló por primera vez la tecnología flash NOR en 1988, que cambió por completo la situación en la que EPROM y EEPROM dominaban el mundo. Luego, en 1989, Toshiba publicó su arquitectura flash NAND, enfatizando un menor costo por bit, mayor rendimiento y actualizaciones sencillas a través de interfaces como discos. Pero después de más de una década, un número considerable de ingenieros de hardware aún no pueden distinguir entre la memoria flash NOR y NAND.

La memoria flash a menudo se usa indistintamente con la memoria de fase NOR.

Muchos en la industria también están confundidos acerca de las ventajas de NAND flash sobre NOR porque, en la mayoría de los casos, la memoria flash solo se usa para almacenar una pequeña cantidad de código, y la memoria flash NOR puede ser más apropiada, mientras que NAND es una solución ideal para los datos necesarios. alta densidad de almacenamiento.

NOR es la principal tecnología de memoria flash no volátil del mercado. NOR se usa generalmente para almacenar una pequeña cantidad de código, especialmente en medios de almacenamiento de código. NOR se caracteriza por una aplicación simple, sin circuito de interfaz especial, alta eficiencia de transmisión, pertenece a la ejecución en chip (XIP, eXecute In Place), para que las aplicaciones puedan ejecutarse directamente en la memoria flash (NOR). Ya no es necesario leer el código en la RAM del sistema. La baja velocidad de escritura y borrado puede ser muy rentable, pero afecta su rendimiento para una capacidad pequeña cuando es de 1 a 4 MB.

NOR flash viene con una interfaz SRAM y tiene suficientes pines de dirección para acceder, es conveniente almacenar y usar cada byte. NOR flash representa la mayor parte del mercado flash de 1~16 MB. La estructura NAND puede proporcionar una densidad celular extremadamente alta y una alta densidad de almacenamiento, y una velocidad rápida de escritura y borrado. La dificultad de aplicar NAND radica en la gestión de flash y la necesidad de una interfaz de sistema especial.

3.1 Comparación de rendimiento

La memoria flash es una memoria no volátil y se puede borrar y reprogramar en el bloque de celdas de memoria.

La operación de escritura de cualquier dispositivo flash solo se puede realizar en una celda vacía o borrada, por lo que en la mayoría de los casos, el borrado debe realizarse antes de la escritura. En general, los dispositivos NAND realizan fácilmente la operación de borrado. Pero NOR requiere que todos los bits en el bloque de destino se escriban como 1 antes de borrar.

Dado que el dispositivo NOR se borra como un bloque de 64~128 KB, el tiempo para realizar una operación de escritura/borrado es de 5 s. Por el contrario, el dispositivo NAND de borrado se realiza como un bloque de 8~32 KB, y la misma operación solo necesita 4 ms como máximo.

La brecha de rendimiento entre NOR y NADN se amplía aún más por la diferencia de tamaño de bloque en la ejecución del borrado. Se muestra que para un conjunto dado de operaciones de escritura (especialmente cuando se actualizan archivos pequeños), se deben realizar más operaciones de borrado en celdas basadas en NOR. Por lo tanto, al elegir una solución de almacenamiento, el diseñador debe sopesar los siguientes factores:

La velocidad de lectura de NOR es un poco más rápida que la de NAND, pero la velocidad de escritura es opuesta.

La velocidad de borrado de 4 ms de NAND es mucho más rápida que la de NOR. La mayoría de las operaciones de escritura necesitan un borrado continuo.

La unidad de borrado NAND es más pequeña y el circuito de borrado correspondiente es menor.

3.2 Diferencia de interfaz

NOR flash tiene una interfaz SRAM y suficientes pines de dirección para direccionar, y fácil almacenamiento y programación para cada byte interno. Los dispositivos NAND utilizan puertos de E/S complejos para acceder en serie a los datos, que pueden variar de un producto a otro o de un fabricante a otro. Se utilizan ocho pines para transmitir y controlar la dirección y la información de datos.

Las operaciones de lectura y escritura NAND utilizan bloques de 512 bytes, que es similar a la administración del disco duro. Naturalmente, la memoria basada en NAND puede reemplazar discos duros u otros dispositivos de bloque.

3.3 Capacidad y Costo

El tamaño de celda de la memoria flash NAND es casi la mitad que el de los dispositivos NOR. Debido a que el proceso de fabricación es más simple, la estructura NAND puede proporcionar una mayor capacidad dentro de un tamaño de troquel dado, lo que reduce el precio en consecuencia.

NOR flash representa la mayor parte del mercado de flash de 1~16 MB, mientras que NAND flash solo se utiliza en productos de 8~128 MB, lo que significa que NOR se utiliza principalmente en el almacenamiento de código, y NAND es adecuado para el almacenamiento de datos, principalmente en CompactFlash, Secure Tarjetas de memoria digitales, PC Cards y MMC.

3.4 Confiabilidad y Durabilidad

Una de las cuestiones clave que hay que tener en cuenta es la fiabilidad cuando se utilizan medios flash. Para los sistemas que necesitan ampliar MTBF, Flash es una solución de almacenamiento muy adecuada. Por lo tanto, la confiabilidad de NOR y NAND se puede comparar entre la conmutación de bits, la vida útil (durabilidad) y el procesamiento de bloques defectuosos.

Vida de servicio

El número máximo de borrados por bloque en la memoria flash NAND es de un millón de veces, mientras que el de NOR es de 100 000 veces. Además, la memoria NAND tiene la ventaja de una velocidad de borrado de 10:1, 8 veces menor que la del dispositivo NOR, y cada bloque de memoria NAND tiene menos borrados en un momento dado.

Conmutación de bits

Los dispositivos all-flash están plagados de cambios de bits. En algunos casos (rara vez, NAND ocurre con más frecuencia que NOR), un bit se invierte o se informa su reversión. Un bit cambiante puede no ser obvio, pero si ocurre en un archivo crítico, esta falla menor podría hacer que el sistema se apague. Si el informe incorrecto existente, puede resolverse leyéndolo unas cuantas veces más. Por supuesto, si el bit realmente cambia, se debe usar el algoritmo de detección/corrección de errores (EDC/ECC).

El problema de la inversión de bits es más común en la memoria flash NAND, por lo tanto, se recomienda usar la memoria flash NAND y el algoritmo EDC/ECC al mismo tiempo. Pero este problema no es fatal cuando se almacena información multimedia en NAND. Por supuesto, si usa un dispositivo de almacenamiento local para almacenar un sistema operativo, un archivo de configuración u otra información confidencial, debe usar el sistema EDC/ECC para garantizar la confiabilidad.

Procesamiento de bloques defectuosos

Los bloques defectuosos en los dispositivos NAND se distribuyen aleatoriamente. Ha habido esfuerzos previos para eliminar bloques defectuosos, pero encontraron que el rendimiento es demasiado bajo y el costo es demasiado alto.

El dispositivo NAND necesita inicializar el medio para detectar el bloque defectuoso y marcarlo. En los dispositivos fabricados, la tasa de fallas será alta si este tratamiento no puede llevarse a cabo por un método confiable.

3.5 Operación sencilla

La memoria flash basada en NOR se puede usar de manera muy directa, se puede conectar a otra memoria y se puede ejecutar código directamente en ella.

NAND es mucho más complejo debido a la necesidad de una interfaz de E/S. Los métodos de acceso para varios dispositivos NAND varían de un fabricante a otro. Al usar dispositivos NAND, debe escribir en el controlador antes de hacer cualquier otra cosa. Escribir información en dispositivos NAND requiere que los diseñadores no escriban en bloques defectuosos, lo que significa que el mapeo virtual es necesario todo el tiempo en dispositivos NAND.

3.6 Soporte de software

Cuando se habla de soporte de software, se debe hacer una distinción entre operaciones básicas de lectura/escritura/borrado y software de nivel superior para emulación de disco y algoritmos de administración de flash, que también incluye la optimización del rendimiento.

Ejecutar código en un dispositivo NOR no requiere ningún soporte de software. Pero al usar un dispositivo NAND, generalmente necesita un controlador, es decir, MTD (controlador de tecnología de memoria). Tanto los dispositivos NAND como NOR necesitan MTD al escribir y borrar operaciones.

Los dispositivos NOR requieren menos MTD, porque muchos proveedores ofrecen software más avanzado para dispositivos NOR, incluido el controlador TrueFFS de M-System, que utilizan fabricantes como Wind River System, Microsoft, QNX Software System, Symbian e Intel.

También solía simular productos DiskOnChip y administrar la memoria flash NAND, incluida la corrección de errores, el manejo de bloques defectuosos y el equilibrio de pérdidas.

Los principales fabricantes de NOR FLASH son INTEL y MICRO, que solían ser la corriente principal de los productos FLASH, pero su cuota de mercado ahora se ve reducida por NAND FLASH. Su ventaja es que puede ejecutar programas directamente desde FLASH, pero el proceso es complejo, por lo que es costoso.

Los principales proveedores de NAND FLASH son SAMSUNG y Toshiba, y se utilizan ampliamente en unidades USB, tarjetas de memoria y reproductores de MP3. Con diferentes procesos, tiene mayor capacidad de almacenamiento y es más económico que el NOR FLASH. Pero también tiene el inconveniente, es incapaz de ejecutar directamente el programa de dirección, sólo se utiliza para almacenar los datos. Además, NAND FLASH es muy propenso a los bloques defectuosos, por lo que es necesario detectarlo mediante el algoritmo relacionado.

NAND FLASH se usa para almacenar datos y programas en computadoras portátiles, pero debe iniciarse con NOR FLASH. Además de los procesadores SAMSUNG, otros procesadores principales para computadoras portátiles no admiten el inicio directo de NAND FLASH. Por lo tanto, debe iniciar la máquina con una pequeña pieza de NOR FLASH y ejecutar el sistema operativo y otro software a través de la carga NAND FLASH en SDRAM.

4. Conclusión

La DRAM usa la carga en el capacitor de puerta del transistor MOS para almacenar la información. Una vez que se corte la energía, se perderá toda la información. Debido a que la red tendrá fugas, necesita una operación de actualización para reponer la carga en estos capacitores de compuerta con regularidad. Y cada vez que se leen los datos, se requiere ejecutar el mismo trabajo. Esto se llama actualización dinámica, por lo que se llama RAM dinámica. Debido a que usa solo un MOS para almacenar información, puede estar altamente integrado y puede hacer mucho trabajo.

SRAM usa registros para almacenar información, por lo que una vez que se corta la energía, los datos se perderán. Pero cuando la fuente de alimentación, sus datos siempre existirán sin necesidad de una actualización dinámica, por lo que se llama RAM estática. Lo anterior se usa principalmente en el sistema con gran capacidad, no necesita recuperar datos a través de la operación de actualización.

Flash ROM utiliza el condensador en la puerta flotante para almacenar la carga para almacenar la información, porque la puerta flotante no se filtra, por lo que la información aún se puede guardar después de que se apaga la alimentación. También debido a su mecanismo simple, puede integrarse altamente y la capacidad puede ser muy grande.

La ROM flash debe borrarse con electricidad antes de escribir, pero en un enfoque diferente de borrado, la EEPROM se puede borrar en bytes, y la ROM flash solo se puede hacer en el sector. Sin embargo, se puede escribir en unidades de bytes, que se utilizan principalmente para bios, discos U y dispositivos Mp3 que requieren una gran capacidad y almacenamiento de datos cuando no hay energía.

Preguntas más frecuentes

1.¿Qué es la ROM y su función?

La memoria de solo lectura (ROM) es un tipo de medio de almacenamiento que almacena datos de forma permanente en computadoras personales (PC) y otros dispositivos electrónicos. Contiene la programación necesaria para iniciar una PC, que es esencial para el arranque; realiza las principales tareas de entrada/salida y contiene programas o instrucciones de software.

2. ¿Cuáles son los cuatro tipos de ROM?

• MROM (ROM enmascarada) ...
• PROM (Memoria programable de solo lectura) ...
• EPROM (Memoria de sólo lectura programable y borrable) ...
• EEPROM (memoria de solo lectura programable y borrable eléctricamente) ...

3. ¿Qué es una memoria RAM en una computadora?

RAM significa memoria de acceso aleatorio, pero ¿qué significa eso? La memoria RAM de su computadora es esencialmente una memoria a corto plazo donde los datos se almacenan a medida que el procesador los necesita. Esto no debe confundirse con los datos a largo plazo que se almacenan en su disco duro, que permanecen allí incluso cuando su computadora está apagada.

4. ¿Para qué se utiliza la memoria flash?

La memoria flash es un chip de almacenamiento no volátil y de larga duración que se usa ampliamente en los sistemas integrados. Puede mantener datos e información almacenados incluso cuando está apagado. Se puede borrar y reprogramar eléctricamente. La memoria flash se desarrolló a partir de EEPROM (memoria de solo lectura programable borrable electrónicamente).

5. ¿La memoria flash es RAM o ROM?

La RAM es memoria de solo lectura. A diferencia de la RAM, la ROM es un almacenamiento persistente. ... La memoria flash es una categoría de ROM, es decir, memoria de sólo lectura borrable eléctricamente (EEPROM).

6. ¿Qué es la memoria flash y sus tipos?

La memoria flash es un tipo de memoria borrable de solo lectura (EEPROM) que borra y reescribe los datos en fragmentos para un acceso y una reescritura rápidos y eficientes desde el punto de vista energético. La memoria flash, o almacenamiento flash, no es volátil, lo que significa que sigue siendo viable incluso sin una fuente de alimentación activa.

Publicado anteriormente en https://www.kynix.com/Blog/Tutorial-The-Difference-Between-Various-Memories.html