【每日话题】为什么单片机RAM那么少？

2万 · 2023-5-18 09:58

#每日话题#

对硬件和软件均小白的跑堂真的很好奇：手机内存（RAM）动辄8G、12G，可是为什么单片机RAM连1M都不到？
要知道，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。即使现在用得比较多的STM32F1系列，其最大的RAM也不到100K。
于是，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，可是为什么单片机RAM连1M都不到呢？（strongerHuang）
所以你知道为什么单片机RAM那么少吗？诚邀各位坛友来给不理解的“跑堂”科普~

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只看该作者 · 2023-5-18 10:08

手机电脑是需要跑大型程序的，需要占用很多的RAM空间，用来增加运行速度。手机如果RAM不够的话，运行一个APP就只能杀掉其他的APP才能保证运行，会造成APP切换卡顿。而电脑也是一样的问题，甚至电脑上的大型软件，一个软件就需要非常多的RAM资源来支持，否则运行会非常卡顿。
而单片机一般来说只会运行相对简单的多的程序，而且仅仅只是单线程运行，哪怕是上了系统的单片机，本质上也是单线程运行的，因此对RAM资源的需求就没有那么大。
而且相对于手机、电脑的几百G甚至几T的存储空间对应几十G的内存，单片机几M甚至不到1M的Flash也运行不了手机电脑上那么大型的APP，几K几十K的RAM足够使用了。

2万 · 2023-5-18 10:28

单片机就是为单独执行某些特定程序设计的，鉴于其体积和功耗机身内存必然不会做的很大，不过可以通过外部存储芯片满足实际使用需求。再说了一般小项目，在某些编程高手手中其机身内存也足够用了。本人非常羡慕那些单片机编程高手。

1万 · 2023-5-18 11:00

RAM就是钱，单片机本来就是微型控制器，RAM够用才是最好的，过大的RAM除了增加成本，没啥用，不仅ram，flash也是如此。

只看该作者 · 2023-5-18 11:13

目前接触使用单片机开发的项目，通常都是裸机，一般不会用到特别大的计算及大型软件，所以很多项目对单片机RAM容量要求不高，甚至有很大一部分RAM都没有用到。

1万 · 2023-5-18 11:52

集成的是运行所需的基本内存，需要多内存，可以外部扩展吧。

1万 · 2023-5-18 11:57

手机的RAM 与MCU 的RAM一般是两个不同品种。目前手机一般用DDR RAM，MCU 一般用SRAM. 按照存储位计算，DDR 仅用1个晶体管，而SRAM 需要用4~6个晶体管。而DDR驱动接口电路比SRAM 接口又复杂庞大许多。所以，需要小内存时采用SRAM方案每个bit平均成本有优势。需要大内存时，DDR 方案每个比特平均成本有优势。但是如果需要低功耗，仅SRAM有技术优势。

1万 · 2023-5-18 13:28

单片机的ram少应该有以下几个原因：

1. 需求
首先，单片机能做的事情不需要那么多RAM资源，如果真的需要做更多事情，需要更高性能，直接使用x86或者带保护模式，支持MMU等，支持外扩DDR的ARM系列即可。当然，这就意味着更高的制造成本和研发成本。而大多数适合mcu的使用场景，价格便宜，开发成本低廉，RAM自然也是足够使用了。这类多内存的使用场景，功耗只能控制到一定程度，很多对功耗敏感的场景也没办法考虑。

2.成本
上面我们提到了成本，支持更多内存的解决方案，比如X86或者类似ARM cortex-a9及以上，他们外部扩展的通常是DDR3及更新的内存芯片，
无论是片子的成本，板子的成本（设计、生产）以及开发周期和mcu都不是一个级别的，广大普通应用场景根本不可能采用这样的设计方案。
当然，还有其它因素：比如开发团队，要求会更大和更高；比如对代工厂家的要求会更高，对整个技术支撑团队要求更高：包括测试，售前售后..... 对很多使用场景根本支撑不下来。

3.制造工艺
像mcu那样在一片上做几个G内存的SOC的技术和工艺应该不是一家可以搞定的，这就是为什么你即使使用了X86的CPU，还是要用三星和海力士的存储芯片的原因。你很难将上文中的要求（就像手机里那样）做成类似MCU这样的一个芯片里面。至少目前是没有必要。

MCU在他适用的需求里，它的资源满足需求了，并且这种需求一"内存“也比起当初大大提升，可以看到以后，它还继续提升，但是要想达到类似手机那种，至少不是MCU发展的方向。

只看该作者 · 2023-5-18 13:49

多大的内存干多大的事，定位不一样而已

只看该作者 · 2023-5-18 13:53

好像是内存越大，总线越长，一般的芯片从体积和成本上都是承担不起的, 毕竟一套系统是一均衡的，不浪费够用是最经济可靠的。

1万 · 2023-5-18 14:35

ram 对应的不是xxG的那些都是ddr, ram对应的是cache L1, 虽然手机的cache 大, L1也是很小的,
手机的cpu也是可以仅仅用cache来当ram跑的. 只是没法跑更大的程序.

1万 · 2023-5-18 15:19

现在我的程序就游走在MPU和MCU之间,我做复杂的协议转换,对内存的要求还是很大的.现在市面上内存最大的比较好买就是杭州万高的V8410N,*SCM402FA),1M FLASH,1M SRAM.华芯微的也有封装了DDR的,够大,够便宜.也是一个好选择.

只看该作者 · 2023-5-18 15:34

单片机的使用场景就决定了它不需要太大的RAM，最多也就是到1M，这已经算高端产品了，再往上上系统，肯定是外挂RAM合算啊

只看该作者 · 2023-5-18 15:48

从芯片版图的角度出发，RAM很占面积，面积大了die就要大，说白了就是增大RAM收益很低；

从产品使用角度来看，同core 配套2K和20K 所能提供的功能可能都是一样的；

从工艺和制成上看，加大RAM都不是问题，只是成本的问题；

只看该作者 · 2023-5-18 15:56

单片机的应用一般都很简单，直接和外设交互数据也没有什么太复杂的逻辑运算，自然ram需求不大

只看该作者 · 2023-5-18 16:26

一直找 5*5mm内 QFN28/32 ，flash 64k以上，sram 32k以上的
12位dac+12位adc+uart 各至少一路的，但找不到

只看该作者 · 2023-5-18 16:32

一般使用场景下也不需要很大的RAM，第二个原因可能是制造成本上的考虑。

2万 · 2023-5-18 17:48

用过RAM最少的单片机是米帝的PIC12C系列的，25个字节SRAM，我抱怨过吗？

1万 · 2023-5-18 18:49

面向于不同应用吧。手机CPU这么强大，也得外扩1个T的flash，对吧

只看该作者 · 2023-5-18 19:40

一方面是成本原因，一方面是单片机的使用场景；
如果ram增大了，flash也得上去，这些配置都上去了，那可能主频就又得相应的提上去；这些都上去了那就叫soc了。

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