此外,大容量RAM电路在后期的测试阶段也会消耗大量的时间,从而增加生产的时间成本。所以,经济原因造成生产RAM的专门厂商兴起。 功耗是另外一个限制因素。单片机系统通常对功耗有限制,很多情况下,单片机通过进入睡眠状态来减少耗电量。普通的SRAM耗电量很小,通过备用电池往往可以工作很多年。但DRAM则需要通过不断刷新来维持存储的数据。一旦停止刷新,由于漏电流的存在,DRAM的内容在不到一秒钟的时间内就会消失。所以,单片机中不能够使用DRAM而只能使用占用硅片面积更大的SRAM。 在现代CPU技术中,往往在新品中保留数量较少的SRAM作为缓存(Cache),而将大容量的DRAM作为CPU外部的数据存储空间。 有一些非常酷的手段可以将不同生产工艺的RAM和MCU制作工艺融合在一起,例如多芯片封装技术(Multi-Chip Package),将RAM新品放在MCU芯片上面堆叠一起进行封装,这比在电路板上将RAM与MCU集成更加节省系统体积,也提高数据传输速率。
最后一个原因,就是在绝大多数单片机应用的场合所需要的RAM的容量都比较少。比如在嵌入式控制领域,很多很多传感器信息都可以用极少字节的数据来表示,用于控制的参数和控制逻辑占用数据空间也很少。 所以,当需要大量RAM的应用出现的时候,往往就会直接采用集成有大容量DRAM的电路板来工作。通过外部集成大容量RAM芯片,要远比MCU内部集成的RAM更加经济。 除了前面的原因之外,单片机指令集也会限制RAM访问空间。比如Microchip公司的单片机,PIC10LF320,是12bit的指令,它只能够范围128字节的RAM空间。对于8031单片机,直接寻址的RAM空间也只有128字节。如果访问更大的外部存储空间,则需要借助于执行效率更低的间接指令。 单片机总线结构分为Harvard结构和Von Neumann结构,后者中,程序和数据存储空间是在同一个访问空间中。如果单片机中集成了大量的Flash区,那么留给数据RAM空间访问地址就少了。 此外,高效的C语言编译器,可以有效重复应用有限的RAM空间完成所需要的任务。在复杂的应用中,往往会采用多个单片机协同完成,这大大提高系统实时特性。巧妙的设计方案会避免嵌入式系统对大容量RAM的需求。所以,有人认为,正是由于没有大量需要高RAM容量的应用要求,是造成现在单片机内部RAM少的真正原因。 别忘了,早期那些令我们着迷的电子游戏,虽然有着炫酷的图形界面,但它们连程序带数据总共也只有8k字节的存储空间,比如吃豆子游戏,太空入侵游戏等。让我们向早期的这些极简风格嵌入式编程人员致敬吧。
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