燚智能周教授--智能硬件開發實戰派--前期内容回顧

單片機芯片裡面有什麼？詳解嵌入式和單片機硬件系統架構

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

本文重點講一講什麼是ROM，什麼是RAM，在各個種嵌入式系統中如何使用。

大部分人，會把電腦的内存、手機的内存、運行内存、數據存儲這些東西搞混。

看了這篇文章你就明白了！

電腦的ROM是硬盤，不會和電腦内存搞混淆。電腦的内存是DDR内存條，也不會搞混淆。但手機内存很容易被搞混了。

最早的非智能手機，大家都不會宣傳内存這個概念。後來有了TF卡，但經銷商們都把TF卡叫做内存卡。于是手機内存就變成了“内部存儲”的概念了，相當于電腦的硬盤而不是電腦的内存。像Iphone這樣的隻宣傳存儲容量有64G 128G，不宣傳DDR有多少，也無形中推廣了“手機内存就是手機内部存儲空間”這個錯誤的稱呼。

到Android手機大量宣傳RAM有多少G的時候，消費者早已對内存混淆了。為什麼别人的手機内存有16G，你的隻有2G呢？（因為别人是16G的内部存儲空間，你的是2G的運行内存）。所以現在手機廠商宣傳的時候會标注2G、4G、6G的運行内存。

圖：4GB eMMC

圖：128Mbit（16MB）NOR Flash

• 我明明可以往硬盤裡寫數據，為什麼叫隻讀存儲器呢？

這一點在單片機上更容易解釋一些：把固件（系統軟件）燒錄進Flash，然後就不能修改了。不管用戶怎麼重啟，怎麼使用，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“隻讀存儲器”。

對于手機來講也是這樣子，内部存儲中有一部分空間用于存放系統軟件，不管你怎麼使用也不會把系統軟件用壞了。這一部分也可以理解為“隻讀存儲器”。

實際使用的時候會把内置存儲和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的軟件。

手機的ROM，從最早的NOR Flash發展到NAND Flash，現在清一色全都是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。

随機存儲器，就是電腦的内存條。用于存放動态數據。（也叫運行内存）

系統運行的時候，需要把操作系統從ROM中讀取出來，放在RAM中運行。

圖：電腦内存條，由很多内存顆粒組成

圖：手機用的内存芯片，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内存顆粒

電腦的DDR，全稱是Double Data Rate SDRAM。這麼看起來就和單片機的SRAM以及RAM有些挂鈎了。本質上都是一樣的東西。

• RAM的随機存儲器的“随機”是什麼意思呢？難道硬盤和eMMC不是想讀哪裡就讀哪裡麼？

現在的ROM，也能夠“随機存儲”，但是計算機剛發明的時候，是用紙帶、磁帶來當作ROM使用的，紙帶和磁帶繞成一卷，隻能順序讀寫，不是随機讀寫，不能想讀哪裡讀哪裡。因此才有了RAM的“随機存儲”一說。

• 已經有了ROM，為什麼還要RAM呢？

ROM的速度遠比RAM慢，慢幾個數量級。電腦太卡了，加了内存，就快了。這就是因為Windows發現内存不夠用，挪用了硬盤充當内存使用。慢了幾個數量級，運行速度自然就慢了。雖然現在的ROM能當RAM用，但是沒有人這麼用。

• 那麼反過來RAM能不能當ROM用呢？

是可以的，隻要不斷電，RAM可以當作一個超快速的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的電源，如果沒電裡面的數據就全部丢失。大家經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不能斷電保存數據。

對于内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内存條進去，所以普遍采用MCP芯片，把eMMC和DDR放到一顆芯片裡去，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，現在隻需要一顆。

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

空間更緊張的智能穿戴設備上，例如高通骁龍2100平台，幹脆把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，目前業界最大隻能做到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）和骁龍2100（下層）

燚智能周教授

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