3.9.1　非易失性程序存储器设计与应用

目前处理器系统上用非易失性程序存储器主要有PROM、EEPROM及NOR型Flash。宇航领域应用主要以小容量PROM存储BOOTLOAD程序，应用程序主要存储在EEPROM或NOR Flash中。

（1）PROM。可编程只读存储器（programmable read-only memory，PROM），也称为一次可编程只读存储器（one-time programmable ROM，OTP ROM），是一种可以用程序操作的只读内存。其最主要特征是只允许数据写入一次，如果数据输入错误则只能报废。常用于电子游戏机、电子词典等预存固定数据或程序的各式电子产品之上。PROM与狭义的ROM的差别在于前者可在IC制造完成后才依需要写入数据，后者的数据须在制造IC时一并制作在里面。

（2）EEPROM。带电可擦可编程只读存储器（electrically erasable programmable readonly memory，EEPROM）是用户可更改的只读存储器（ROM），其可通过高于普通电压的作用来擦除和重编程（重写）。不像可擦可编程只读存储器（erasable programmable read-only-memory，EPROM）芯片，EEPROM无须从计算机中取出即可修改。在一个EEPROM中，当计算机在使用时可频繁地反复编程，因此EEPROM的寿命是一个很重要的设计考虑参数。EEPROM是一种特殊形式的闪存，其应用通常是个人电脑中的电压来擦写和重编程。

由于EPROM操作的不便，后来出的主板上BIOSROM芯片大部分都采用EEPROM。EEPROM的擦除不需要借助于其他设备，它是以电子信号来修改其内容的，而且是以Byte为最小修改单位，不必将资料全部洗掉才能写入，彻底摆脱了EPROM Eraser和编程器的束缚。EEPROM在写入数据时，仍要利用一定的编程电压，此时，只需用厂商提供的专用刷新程序就可以轻而易举地改写内容，所以，它属于双电压芯片。借助于EEPROM芯片的双电压特性，可以使BIOS具有良好的防毒功能，在升级时，把跳线开关打至“on”的位置，即给芯片加上相应的编程电压，就可以方便地升级；平时使用时，则把跳线开关打至“off”的位置，防止CIH类病毒对BIOS芯片的非法修改。所以，仍有不少主板采用EEPROM作为BIOS芯片，并作为自己主板的一大特色。

（3）NOR Flash。NOR Flash是一种非易失闪存技术，是市场上两种主要的非易失闪存技术之一。Intel公司于1988年首先开发出NOR Flash技术，彻底改变了原先由EPROM和EEPROM一统天下的局面。紧接着，1989年，东芝公司发表了NAND Flash结构，强调降低每比特的成本，有更高的性能，并且像磁盘一样可以通过接口轻松升级。NOR Flash的特点是芯片内执行（XIP，eXecuteInPlace），这样应用程序可以直接在Flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。NOR的传输效率很高，在1～4 MB的小容量时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除速度极大地影响了它的性能。NAND的结构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快。应用NAND的困难在于Flash的管理需要特殊的系统接口。通常读取NOR的速度比NAND稍快一些，而NAND的写入速度比NOR快很多，在设计中应该考虑这些情况。

自主可控方面，PROM是目前航天型号产品主要使用器件；2025年随着存储器的发展和国家项目的支持，国产大容量存储器件MRAM将全面取代EEPROM和NOR Flash，从而满足航天型号需求，实现国产非易失性程序存储器的全面自主可控。