最后编辑于: 2010-07-29 23:06 | 分类: 电子 | 标签: Flash | 浏览数: 1688 | 评论数: 0
NOR和NAND这两种flash，做嵌入式开发经常会用到，在此记录一下作为备忘。
NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。Intel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, 更高的性能, 并且象磁盘一样可以通过接口轻松升级。但是经过了十多年之后, 仍然有相当多的硬件工程师分不清NOR和NAND闪存。
“flash存储器”经常可以与“NOR存储器”互换使用。许多业内人士也搞不清楚NAND闪存技术相对于NOR技术的优越之处, 因为大多数情况下闪存只是用来存储少量的代码, 这时NOR闪存更适合一些。而NAND则是高数据存储密度的理想解决方案。
NOR的特点是芯片内执行(XIP, eXecute In Place), 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1～4MB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大大影响了它的性能。
NAND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的管理和需要特殊的系统接口。
flash闪存是非易失存储器, 可以对称为块的存储器单元块进行擦写和再编程。任何flash器件的写入操作只能在空或已擦除的单元内进行, 所以大多数情况下, 在进行写入操作之前必须先执行擦除。NAND器件执行擦除操作是十分简单的, 而NOR则要求在进行擦除前先要将目标块内所有的位都写为0。
由于擦除NOR器件时是以64～128KB的块进行的, 执行一个写入/擦除操作的时间为5s, 与此相反, 擦除NAND器件是以8～32KB的块进行的, 执行相同的操作最多只需要4ms。
执行擦除时块尺寸的不同进一步拉大了NOR和NADN之间的性能差距, 统计表明, 对于给定的一套写入操作(尤其是更新小文件时更多的擦除操作必须在基于NOR的单元中进行。这样, 当选择存储解决方案时, 设计师必须权衡以下的各项因素。
NOR flash带有SRAM接口, 有足够的地址引脚来寻址, 可以很容易地存取其内部的每一个字节。
NAND器件使用复杂的I/O口来串行地存取数据, 各个产品或厂商的方法可能各不相同。8个引脚用来传送控制、地址和数据信息。
NAND读和写操作采用512字节的块, 这一点有点像硬盘管理此类操作, 很自然地, 基于NAND的存储器就可以取代硬盘或其他块设备。
NAND flash的单元尺寸几乎是NOR器件的一半, 由于生产过程更为简单, NAND结构可以在给定的模具尺寸内提供更高的容量, 也就相应地降低了价格。
NOR flash占据了容量为1～16MB闪存市场的大部分, 而NAND flash只是用在8～128MB的产品当中, 这也说明NOR主要应用在代码存储介质中, NAND适合于数据存储, NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC存储卡市场上所占份额最大。
采用flahs介质时一个需要重点考虑的问题是可靠性。对于需要扩展MTBF的系统来说, Flash是非常合适的存储方案。可以从寿命(耐用性)、位交换和坏块处理三个方面来比较NOR和NAND的可靠性。
在NAND闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次, 而NOR的擦写次数是十万次。NAND存储器除了具有10比1的块擦除周期优势, 典型的NAND块尺寸要比NOR器件小8倍, 每个NAND存储器块在给定的时间内的删除次数要少一些。
所有flash器件都受位交换现象的困扰。在某些情况下(很少见, NAND发生的次数要比NOR多), 一个比特位会发生反转或被报告反转了。
一位的变化可能不很明显, 但是如果发生在一个关键文件上, 这个小小的故障可能导致系统停机。如果只是报告有问题, 多读几次就可能解决了。
当然, 如果这个位真的改变了, 就必须采用错误探测/错误更正(EDC/ECC)算法。位反转的问题更多见于NAND闪存, NAND的供应商建议使用NAND闪存的时候, 同时使用EDC/ECC算法。
这个问题对于用NAND存储多媒体信息时倒不是致命的。当然, 如果用本地存储设备来存储操作系统、配置文件或其他敏感信息时, 必须使用EDC/ECC系统以确保可靠性。
NAND器件中的坏块是随机分布的。以前也曾有过消除坏块的努力, 但发现成品率太低, 代价太高, 根本不划算。
NAND器件需要对介质进行初始化扫描以发现坏块, 并将坏块标记为不可用。在已制成的器件中, 如果通过可靠的方法不能进行这项处理, 将导致高故障率。
可以非常直接地使用基于NOR的闪存, 可以像其他存储器那样连接, 并可以在上面直接运行代码。
由于需要I/O接口, NAND要复杂得多。各种NAND器件的存取方法因厂家而异。
在使用NAND器件时, 必须先写入驱动程序, 才能继续执行其他操作。向NAND器件写入信息需要相当的技巧, 因为设计师绝不能向坏 块写入, 这就意味着在NAND器件上自始至终都必须进行虚拟映射。
当讨论软件支持的时候, 应该区别基本的读/写/擦操作和高一级的用于磁盘仿真和闪存管理算法的软件, 包括性能优化。
在NOR器件上运行代码不需要任何的软件支持, 在NAND器件上进行同样操作时, 通常需要驱动程序, 也就是内存技术驱动程序(MTD), NAND和NOR器件在进行写入和擦除操作时都需要MTD。
使用NOR器件时所需要的MTD要相对少一些, 许多厂商都提供用于NOR器件的更高级软件, 这其中包括M-System的TrueFFS驱动, 该驱动被Wind River System、Microsoft、QNX Software System、Symbian和Intel等厂商所采用。
驱动还用于对DiskOnChip产品进行仿真和NAND闪存的管理, 包括纠错、坏块处理和损耗平衡。