存储器类型

• 　　除处理器之外，各种类型的存储器是微控制器中最重要的单元，它们用于存储程序代码和数据。由于智能卡微控制器是一个完整的计算机，因而其内部存储器根据其特性分类为RAM、ROM和EEPROM，更精确的划分参见图1。在任何情况下，总是努力把RAM和EEPROM做到尽可能小些。
  

  　　图1  智能卡微控制存储器分类图（PROM和EPROM在现代微控制器里已不再使用；Flash EEPROM和PRAM是用于智能卡早期开发的存储器类型）

  　　对于多应用智能卡，它可以同时管理几个应用。最常用的芯片中ROM容量约为EEPROM容量的两倍，以便提供足够的空间来存储非常复杂的操作系统代码。对于单应用智能卡来说，所选择的微控制器的EEPROM容量只是比应用数据的容量稍大一点。所有非固定的应用数据，连同操作系统的某些部分都可以存储在EEPROM中，所以，才需要优化EEPROM的使用。否则，EEPROM要占去芯片中较大的空间，因而相当昂贵。

  　　从技术上来说，在单个硅晶片上集成三种不同类型的半导体存储器是相当复杂的，它要求有更多的生产步骤和曝光掩膜。每一类型存储器的结构和工作原理都不尽相同，所要求的空间量的差异也非常大。例如：1个RAM单元就需要占用大约4个EEPROM单元那样大的空间，而1个EEPROM单元又需要占用4个ROM单元那样大的空间。这也就是智能卡微控制器中只有很少RAM的原因。通常256字节的RAM已认为是相当大了。当你明白在相同的面积里可放人1 024字节的EEPROM或4 096字节ROM时，就弄明白这个原因了。图2说明芯片大小关系，各种存储器的性能比较见表1。
  

  　　图2  各类型的存储器每一位单元所占用晶片面积的比较

  　　图中所标示的尺寸是近似的，并且是用0.8μm技术制造，与之相比，1959年的第1个平面晶体管的直径是764μm［Buchmann 96,Stix 96］。本书每一句结尾的句号的直径是400μm，人眼的分辨极限是40μm，一个细菌的大小是0.4~2μm，而一个双螺旋DNA是0.1rtm。
  

  　　表1  用于智能卡微控制中的备类存储器的比较

  　　典型的激光打印机的打印分辨率为600dpi（每英寸的点数），这就意味着其墨点直径最小为42.6μm。本书句号的面积是125 660μm2，如果用分辨率等于0.8μm（半导体工艺标准）的设备来打印本书的句号（直径是400flm），就相当于需要一台具有32 000dpi分辨率的打印机！

  　　最新的高性能硬盘驱动器其存储量可达每平方英寸11.66b。假设每位都占有一个方形面积，这就是说每一位单元的边缘长度为0.24rtm。如果智能卡微控制器的ROM单元用0.8ftm技术来制造的话，那么一个ROM单元就需要占用1 700位那么多的面积！