为什么单片机内存那么少?

很多小伙伴就有这样的疑问:现在固态硬盘都以 t 为单位了,手机电脑内存都是8g、甚至32g了,为什么单片机ram连1m都不到?
经典的at89c51单片机,其内部只有 128字节ram (内存),同样经典的msp430f149也只有2k的ram空间。
即使现在用的比较多的stm32f1、f4系列,其最大的 ram也不到100k 。
今天就来讲讲关于ram以及单片机内存少的几点内容。
(备注:本文说的单片机,指mcu,微控制器)
关于ram
ram:random access memory,随机存取存储器,也是大家所说的 内存 。
ram是一种易失性存储器,也就是说断电就会丢失存储数据。
ram有一些常见特点:
随机存取
易失性
对静电敏感
访问速度块
随着需求的提高,技术的进步,ram又发展了像sram、dram、sdram等多种类型的ram存储器,这里可以参看一下文章:sram、dram、sdram的区别
相对于flash、硬盘等非易失性存储器而言,ram具有更快的读写速度,因此ram广泛用于各种单片机、嵌入式、计算机系统中。
但ram也存在一些“不足”,导致在很多场合,ram的容量都相对比较小。
ram容量小的几点原因
ram相对flash、硬盘而言,要做到足够大容量,其成本相对flash要多的多。
1.ram工艺更复杂
ram要求速度更快,电流又不能太大,为了能尽量满足和平衡更高要求,就需要使用更特殊和更先进的半导体电容技术。
2.更大的硅面积
因为ram的工艺更复杂,其占用硅面积相对更大。
大家应该都知道 芯片的制造过程 ,目前芯片主要使用硅这种材料制作芯片(当前,现在也发明了更先进的材料),占用硅面积更大,意味着单个芯片成本更贵,相信这个原理大家都懂。
通过认识wafer、die、cell它们的关系你就能大概理解芯片其实是“批量”生成的。
3.功耗原因
单片机通常要求功耗不能太多,特别是低功耗的单片机,在待机模式下,要求na级别的电路。
为了满足低功耗,单片机中ram,通常是静态ram(sram)。
这里要扩展一下与sram对应的dram(动态ram),顾名思义,动态ram就是需要定时给电容补充漏掉的电荷,也就是需要定时刷新,dram需要驱动电路,功耗相对sram自然更大。
4.单片机大容量ram需求不大
大家都知道,使用单片机开发的项目,通常都是裸机,或者rtos,一般不会用到大型软件,特别是早期的时候(早期少数对ram有需求的项目,一般通过外扩ram的方式)。
所以,早期很多项目对单片机ram容量要求不高,甚至有很大一部分ram都没有用到。
当然,随着ui、ai、物联网的快速发展,现在对单片机ram的需求也在不断增加,很多新出的单片机ram容量也在不断增加,比如256k,甚至512k了。
5.其他
除了以上说的几点,还有像寿命、稳定性、兼容性等也是间接影响ram大小的因素。


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