存储器

单片机就是个小计算机，大计算机少不了的数据存储系统，单片机一样有，而且往往和CPU集成在一起，更加显得小巧灵活。 直到90年代初，国内容易得到的单片机就是8031：不带存储器的芯片，要想工作，还必须外加RAM和ROM，单片机成了3片机...... 现在不同了，大的小的又是51，又是AVR又是STC，还有什么430，PIC等等，都各说各的好，可是谁也不敢说“我不要存储器”。 单片机的数据存储手段 01 程序存储器ROM 程序存储器里面存放的是单片机的灵魂： 工作程序 。 小的可能只有1KB，最多只能装1024条8位数据，因为实际指令还有许多2字节，3字节指令，所以它还装不下1024条指令。大的也有128KB的。这些8位数据，要么在工厂里做模子光刻进去，要么一次性的烧写进去。 业余或开发，最多也就是用编程器这么一个特殊工具，把调试成功的机器码装载进去，或者像AVR单片机那样自己花几块钱做一条下载线，把电脑里这些东西灌进去（或许是AVR最吸引人之处）。 它一旦进驻电脑的程序存储器中，除了借助上述装置便不能自由改写，在单片机运行时，只是从其中读出指令或固定的数据，所以给程序存储器一个“只读存储器”的别名，简写为ROM，包括用编程器写紫外线擦除内容的EPROM、用电擦除的EEPROM和现在新兴的FLASH ROM。 一次性写入的ROM，仅用于电路和程序固定的批量产品中，实际工作起来

半导体设备头龙大厂应用材料推出新的制造系统，能够以原子级的精准度，进行新式材料的沉积，而这些新材料是生产前述新型存储器的关键。应用材料推出最先进的系统，让这些新型存储器能以工业级的规模稳定生产。 台积电近年来积极推动将嵌入式快闪存储器（eFlash）制程改成MRAM及ReRAM等新型存储器嵌入式制程，与应用材料有很深的合作关系。联电也有布局ReRAM，旺宏与IBM合作PCRAM多年且技术追上国际大厂。再者，群联宣布采用MRAM在其NAND控制IC中。 MRAM采用硬盘机中常见的精致磁性材料。 MRAM 本来就是快速且非挥发性，就算在失去电力的情况下，也能保存软件和资料。由于速度快与元件容忍度高，MRAM最终可能做为第三级快取存储器中 SRAM （静态随机存取存储器）的替代产品。MRAM可以整合于物联网芯片设计的后端互连层，进而实现更小的晶粒尺寸，并降低成本。 ReRAM采用新材料制成，材料的作用类似于保险丝，可在数十亿个储存单元内选择性地形成灯丝，以表示资料。对照之下，PCRAM则采用DVD光盘片中可找到的相变材料，并藉由将材料的状态从非晶态变成晶态，以进行位元的编程。 随着资料量产生呈现指数性遽增，云端资料中心也需要针对连结服务器和储存系统的资料路径，达成这些路径在速度与耗电量方面的数量级效能提升。ReRAM与PCRAM是快速、非挥发性、低功率的高密度存储器，可以做为

PCIe基础知识与例程分析 一、 基础知识 1.1 关于接口 PCIe2x接口，对比其他系列，该接口包含2对发送与接收接口， 数据部分包含双向八个接口： PETp0与PETn0：发送器差动线对，通道0 PETp1与PETn1：发送器差动线对，通道1 PERp0与PERn0：接收器差动线对，通道0 PERp1与PERn1：接收器差动线对，通道1 故链路宽度为2，有几对链路差分对链路宽度即为多大。 1.2 TLP包 1.2.1 AXI-Stream总线上的数据 在赛灵思7系列FPGA中，使用AXIStream总线进行通信，PCIe的TLP包使用AXI总线传输，在AXI总线上数据大端对齐，即高位数据在地址的高位，在传输时AXIS总线上的数据形式： 图1.1 3DW_TLP包 图1.2 4DW_TLP包 What’s more，TLP是Transaction Layer Packet事务层包的检测，关于其详细内容可查看PICe的物理结构，主要是事务层（Transaction Layer）、数据链路层（Data Link Layer）和物理层（Physical Layer）。 事务（处理）层 ：高层事务源事务源与传送设备的设备核心，结束于接收设备的设备核心，处理层是组装出站处理层数据包的起点，也是接收层拆解入站TLP的终点。在发送数据时，处理层根据设备核心的请求构建TLP头

1 简单的电报系统： 按键、发声装置，电池和一些导线即可构成： 当电报机的键按下时，发生器的电磁铁将可动棒拖下发出“滴”的声音；当键放开时，棒弹回初始位置，发出“嗒”的声音。快速的“嘀嗒”为点，慢速的则为划。 2 继电器 电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。 长距离导线会有很大的电阻，会导致电流越来越小。下图中的继电器系统就是为了增大电流。 上述通信系统中的继电器的简单实现： 3 逻辑代数与电路 逻辑代数是分析和设计逻辑电路的数学基础。逻辑代数是由英国科学家乔治·布尔(George·Boole)创立的，故又称布尔代数。 4 逻辑门 （logic gates） 逻辑门和通常让水和人通过的门十分相似。逻辑门通过阻挡或允许电流通过在逻辑中执行简单的任务。 （1）与门

这学期初识《汇编语言》，只知道有这么一节课却不曾知道讲述的是什么。尽管是选修课，但由于学分需要也有自身的好奇使得自己坚持选择了这门课。仅学习完第一章后列出学习心得。 ①机器语言是机器指令的结合，机器指令即一台机器可以正确执行的命令。早起的程序设计均使用机器语言，运用0、1数字编程的程序代码进行指令，但操作内容极为冗长繁琐，1个有用的程序最少也要有几十行机器码，而一旦有一个数字输入错误，程序就会运行有所错误，而检查过程也会非常困难，极为的不方便。 ②在机器语言不方便的情况下，汇编语言由此诞生，主体是汇编指令。与机器指令的差别在于指令的表示方法上。汇编指令是机器指令便于记忆的书写格式。 ③汇编语言由3类指令组成：汇编指令：机器码的助记符，有对应的机器码；伪指令：没有对应的机器码，由编译器执行，计算机并不执行；其他符号：如+、-、*、/等，由编译器识别，没有对应机器码。汇编指令是汇编语言的核心。 ④CPU控制整个计算机的运作并进行运算。想让CPU工作，就必须提供指令和数据。指令和数据在存储器中存放，即内存。学习领用汇编语言编程，首先要了解CPU是如何从内存中读取信息，以及向内存中写入信息的。 ⑤指令和数据都是二进制信息。 ⑥存储器被划分成若干个存储单位，每个存储单元从0开始顺序编号，微型机存储单元可以存储一个Byte，即8个二进制位。大容量存储器还用以下单位来计算容量： 1KB

汇编语言的组成 汇编语言发展至今， 有以下3类指令组成： （1）汇编指令：机器码的助记符，有对应的机器码。 （2）伪指令：没有对应的机器码，由编译器执行，计算机并不执行。 （3）其他符号：如+，-，*，/等，由编译码识别，没有对应的机器码。 存储单元 1Byte（字节） = 8bit （二进制位） 1KB = 1024B 1MB = 1024KB 1GB = 1024MB 一个存储单元可以存储8个bit CPU对存储器的读写 CPU通过总线将地址、数据和控制信息传到存储器芯片中。 CPU通过地址总线来指定存储单元， 若一个CPU有N根地址线，则可以说这个CPU的地址总线的宽度为N。这样的CPU最多可以寻找2的N次方个内存单元。 地址总线的宽度决定了CPU的寻址能力。 CPU与内存或其他器件之间的数据传送是通过数据总线来进行的。数据总线的宽度决定了CPU和外界的数据传送速度。 8根数据总线一次可传送一个8位二进制数据 。 CPU对外部器件的控制是通过控制总线来进行的，控制总线的宽度决定了CPU对系统中其他器件的控制能力。 在存储器中，指令和数据没有任何区别，都是二进制信息。 8086CPU数据总线宽度为16根，一次可以传送的数据为2B 接口卡 CPU通过总线向接口卡发送命令，接口卡根据CPU的命令控制外设进行工作。 内存地址空间 内存地址空间的大小受CPU地址总线宽度的限制。

电子计算机三大核心部件就是CPU、内部存储器、输入/输出设备。中央处理器的功效主要为处理指令、执行操作、控制时间、处理数据。 1.中央处理器（CPU，central processing unit）作为计算机系统的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元。简言之，CPU是负责运算和处理的，进行信息处理、程序运行。 2.在 计算机 的组成结构中，有一个很重要的部分，就是 存储器 。 存储器 是用来 存储程序 和数据的部件，对于计算机来说，有了存储器，才有记忆功能，才能保证正常工作。存储器的 种类 很多，按其 用途 可分为 主存储器 和 辅助存储器 ，主存储器又称 内存储器 （简称内存）。 内存 又称主存，是 CPU 能 直接寻址 的 存储空间 ，由半导体器件制成。 内存 的特点是存取速率快。简言之，内存是交换数据的。 3.两者的关系： 当操作者对CPU发出指令（执行一个程序）时，由输入设备向cpu发出操作指令，CPU接受到指令之后，这些指令和数据暂存在内存里，在CPU空闲时cpu对内存进行寻址操作，将内存中的指令翻译出来，处理后把结果输出到输出设备上，输出设备就是显示器，打印机等-这一过程就实现了程序的运行或者数据的处理。在没有显示完之前，这些数据也保存在内存里，如果内存不足，那么系统自动从硬盘上划分一部分空间作为 虚拟内存 来用。但写入和读取的速度 跟物理内存差的很远很远

开个新系列记录计组学习的知识点。 主要参考教材：网课 南京大学袁春风老师的MOOC ，书籍《 深入理解计算机系统 》 袁春风老师的MOOC在b站有完整版： https://www.bilibili.com/video/av69563153?from=search&seid=18216428773595388164 1.计算机系统的抽象层次 首先给出一张计算机系统的抽象层次。最终用户处在最上端，是使用者，也是问题的直接提出者。ISA指令集体系结构是软件和硬件的交界层。 计算机越向上层走越抽象，越向下层走越具体。记住一句话： 上层是对下层的抽象，使用下层，底层是对上层的实现，为上层提供支撑环境 。 2.冯诺依曼体系结构 最早的计算机是上世纪40年代，美国出于军事目的（计算导弹的轨道）设计出来的。其中，冯诺依曼设计的计算机体系成为经典的计算机体系一直沿用至今。 冯诺依曼结构的关键是 存储程序 。 设计的理念是， 程序 应该 事先被存储 起来，想要做某项计算工作时，只要 输入数据 ，就会 自动调用程序 ，程序 自动 一步步 完成计算 ，最后 输出结果 。 所谓 程序就是指令的集合 。 按照上面的理念，存储程序就需要 存储器 ，输入输出程序就需要 输入输出的设备 （I/O设备），完成自动化的过程需要 控制器 ，完成计算的过程需要 运算器 。即如下： 上图是高度的抽象，稍微具体一点设计如下图：

Everspin在磁存储器设计，制造和交付给相关应用方面的知识和经验在半导体行业中是独一无二的。拥有超过600项有效专利和申请的知识产权组合，在平面内和垂直磁隧道结（MTJ）STT-MRAM位单元的开发方面处于市场领先地位。 在数据中心，云存储，能源，工业，汽车和运输市场中部署了超过1.2亿个MRAM和STT-MRAM产品，为全球MRAM用户奠定了最强大，增长最快的基础。下面介绍关于切换MRAM技术 切换MRAM使用1个晶体管，1个MTJ单元来提供简单的高密度存储器。Everspin使用获得专利的Toggle电池设计，可提供高可靠性。数据在温度下20年始终是非易失性的。 在读取期间，传输晶体管被激活，并且通过将单元的电阻与参考器件进行比较来读取数据。在写入期间，来自写入线1和写入线2的磁场会在两条线的交点处写入单元，但不会干扰任一条线上的其他单元。 EVERSPIN MRAM产品采用一个晶体管，一个磁隧道结（MTJ）存储单元作为存储元件。MTJ由固定的磁性层，薄的电介质隧道势垒和自由磁性层组成。当对MTJ施加偏压时，被磁性层自旋极化的电子将通过称为隧穿的过程穿过介质阻挡层。 当自由层的磁矩平行于固定层时，MTJ器件具有低电阻，而当自由层磁矩与固定层矩反平行时，MTJ器件具有高电阻。 MRAM是一种利用电子自旋的磁性提供非易失性而不会磨损的存储器

据报道三星已经成功研发出有望替代嵌入式闪存存储器（eFlash）的嵌入式磁阻随机访问内存（eMRAM），容量为1Gb，测试芯片的优良率已达90%。 随着5G物联网时代的来临，存储器领域发展快速，而在这一领域，韩系厂商拥有着比较明显的优势。 mram芯片 是一种以电阻为存储方式结合非易失性及随机访问两种特性，可以兼做内存以及硬盘的新型存储器介质。写入速度可达到NAND闪存的数千倍，此外其制作工艺要求低，产品良品率高，可以很好的控制成本。在寿命方面由于MRAM特殊的存储方式，产品的寿命耐久性也远远超传统RAM。 报道称三星也正在改善1Gb MRAM寿命问题，除了支持长达10年的存储年限之外，在105℃的温度也可完成1亿次读写，在85℃下则可增加至100亿次读写，在正常工作环境中，则有望达到1兆次读写。目前以 MRAM 为代表的新型存储已经发展到了关键阶段，是否能成为取代NAND闪存的下一代存储器介质除了材料和工艺的不断的完善之外，构建完善器件的技术生态系统同样是十分关键的。相信在市场需求的引导以及各大厂商的推动下，存储产品一定朝着性能更高以及容量更大以及成本更优的方向发展。 致力于生产MRAM存储器的EVERSPIN在磁存储器设计，制造和交付到相关应用中的知识和经验在半导体行业中是独一无二的。Everspin拥有超过600项有效专利和申请的知识产权产品组合，在平面内和垂直磁隧道结