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NOR和NAND是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種主要的非易失閃存技術(shù)。In于1988年首先開(kāi)發(fā)出NOR flash技術(shù),*改變了原先由EPROM和EEPROM一統(tǒng)天下的局面。緊接著,1989年,東芝公司發(fā)表了NAND flash結(jié)構(gòu),強(qiáng)調(diào)降低每比特的成本,更高的性能,并且象磁盤(pán)一樣可以通過(guò)接口輕松升級(jí)。但是經(jīng)過(guò)了十多年之后,仍然有相當(dāng)多的硬件工程師分不清NOR 和NAND閃存。
相“flash存儲(chǔ)器”經(jīng)??梢耘c相“NOR存儲(chǔ)器”互換使用。許多業(yè)內(nèi)人士也搞不清楚NAND閃存技術(shù)相對(duì)于NOR技術(shù)的*之處,因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況下閃存只是用來(lái)存儲(chǔ)少量的代碼,這時(shí)NOR閃存更適合一些。而NAND則是高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度的理想解決方案。
NOR的特點(diǎn)是芯片內(nèi)執(zhí)行(XIP, eXecute In Place),這樣應(yīng)用程序可以直接在flash閃存內(nèi)運(yùn)行,不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。NOR的傳輸效率很高,在1~4MB的小容量時(shí)具有很高的成本效益,但是很低的寫(xiě)入和擦除速度大大影響了它的性能。
NAND結(jié)構(gòu)能提供*的單元密度,可以達(dá)到高存儲(chǔ)密度,并且寫(xiě)入和擦除的速度也很快。應(yīng)用NAND的困難在于flash的管理和需要特殊的系統(tǒng)接口。
性能比較
flash閃存是非易失存儲(chǔ)器,可以對(duì)稱(chēng)為塊的存儲(chǔ)器單元塊進(jìn)行擦寫(xiě)和再編程。任何flash器件的寫(xiě)入操作只能在空或已擦除的單元內(nèi)進(jìn)行,所以大多數(shù)情況下,在進(jìn)行寫(xiě)入操作之前必須先執(zhí)行擦除。NAND器件執(zhí)行擦除操作是十分簡(jiǎn)單的,而NOR則要求在進(jìn)行擦除前先要將目標(biāo)塊內(nèi)所有的位都寫(xiě)為0。
由于擦除NOR器件時(shí)是以64~128KB的塊進(jìn)行的,執(zhí)行一個(gè)寫(xiě)入/擦除操作的時(shí)間為5s,與此相反,擦除NAND器件是以8~32KB的塊進(jìn)行的,執(zhí)行相同的操作zui多只需要4ms。
執(zhí)行擦除時(shí)塊尺寸的不同進(jìn)一步拉大了NOR和NADN之間的性能差距,統(tǒng)計(jì)表明,對(duì)于給定的一套寫(xiě)入操作(尤其是更新小文件時(shí)),更多的擦除操作必須在基于NOR的單元中進(jìn)行。這樣,當(dāng)選擇存儲(chǔ)解決方案時(shí),設(shè)計(jì)師必須權(quán)衡以下的各項(xiàng)因素。
● NOR的讀速度比NAND稍快一些。
● NAND的寫(xiě)入速度比NOR快很多。
● NAND的4ms擦除速度遠(yuǎn)比NOR的5s快。
● 大多數(shù)寫(xiě)入操作需要*行擦除操作。
● NAND的擦除單元更小,相應(yīng)的擦除電路更少。
接口差別
NOR flash帶有SRAM接口,有足夠的地址引腳來(lái)尋址,可以很容易地存取其內(nèi)部的每一個(gè)字節(jié)。
NAND器件使用復(fù)雜的I/O口來(lái)串行地存取數(shù)據(jù),各個(gè)產(chǎn)品或廠商的方法可能各不相同。8個(gè)引腳用來(lái)傳送控制、地址和數(shù)據(jù)信息。
NAND讀和寫(xiě)操作采用512字節(jié)的塊,這一點(diǎn)有點(diǎn)像硬盤(pán)管理此類(lèi)操作,很自然地,基于NAND的存儲(chǔ)器就可以取代硬盤(pán)或其他塊設(shè)備。
容量和成本
NAND flash的單元尺寸幾乎是NOR器件的一半,由于生產(chǎn)過(guò)程更為簡(jiǎn)單,NAND結(jié)構(gòu)可以在給定的模具尺寸內(nèi)提供更高的容量,也就相應(yīng)地降低了價(jià)格。
NOR flash占據(jù)了容量為1~16MB閃存市場(chǎng)的大部分,而NAND flash只是用在8~128MB的產(chǎn)品當(dāng)中,這也說(shuō)明NOR主要應(yīng)用在代碼存儲(chǔ)介質(zhì)中,NAND適合于數(shù)據(jù)存儲(chǔ),NAND在CompactFlash、 Secure Digital、PC Cards和MMC存儲(chǔ)卡市場(chǎng)上所占份額zui大。
可靠性和耐用性 采用flahs介質(zhì)時(shí)一個(gè)需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題是可靠性。對(duì)于需要擴(kuò)展MTBF的系統(tǒng)來(lái)說(shuō),F(xiàn)lash是非常合適的存儲(chǔ)方案??梢詮膲勖陀眯裕?、位交換和壞塊處理三個(gè)方面來(lái)比較NOR和NAND的可靠性。
壽命(耐用性) 在NAND閃存中每個(gè)塊的zui大擦寫(xiě)次數(shù)是一百萬(wàn)次,而NOR的擦寫(xiě)次數(shù)是十萬(wàn)次。NAND存儲(chǔ)器除了具有10比1的塊擦除周期優(yōu)勢(shì),典型的NAND塊尺寸要比NOR器件小8倍,每個(gè)NAND存儲(chǔ)器塊在給定的時(shí)間內(nèi)的刪除次數(shù)要少一些。
位交換 所有flash器件都受位交換現(xiàn)象的困擾。在某些情況下(很少見(jiàn),NAND發(fā)生的次數(shù)要比NOR多),一個(gè)比特位會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)或被報(bào)告反轉(zhuǎn)了。
一位的變化可能不很明顯,但是如果發(fā)生在一個(gè)關(guān)鍵文件上,這個(gè)小小的故障可能導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)。如果只是報(bào)告有問(wèn)題,多讀幾次就可能解決了。
當(dāng)然,如果這個(gè)位真的改變了,就必須采用錯(cuò)誤探測(cè)/錯(cuò)誤更正(EDC/ECC)算法。位反轉(zhuǎn)的問(wèn)題更多見(jiàn)于NAND閃存,NAND的供應(yīng)商建議使用NAND閃存的時(shí)候,同時(shí)使用EDC/ECC算法。
這個(gè)問(wèn)題對(duì)于用NAND存儲(chǔ)多媒體信息時(shí)倒不是致命的。當(dāng)然,如果用本地存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)存儲(chǔ)操作系統(tǒng)、配置文件或其他敏感信息時(shí),必須使用EDC/ECC系統(tǒng)以確??煽啃浴?br /> 壞塊處理 NAND器件中的壞塊是隨機(jī)分布的。以前也曾有過(guò)消除壞塊的努力,但發(fā)現(xiàn)成品率太低,代價(jià)太高,根本不劃算。
NAND器件需要對(duì)介質(zhì)進(jìn)行初始化掃描以發(fā)現(xiàn)壞塊,并將壞塊標(biāo)記為不可用。在已制成的器件中,如果通過(guò)可靠的方法不能進(jìn)行這項(xiàng)處理,將導(dǎo)致高故障率。
易于使用 可以非常直接地使用基于NOR的閃存,可以像其他存儲(chǔ)器那樣連接,并可以在上面直接運(yùn)行代碼。
由于需要I/O接口,NAND要復(fù)雜得多。各種NAND器件的存取方法因廠家而異。
在使用NAND器件時(shí),必須先寫(xiě)入驅(qū)動(dòng)程序,才能繼續(xù)執(zhí)行其他操作。向NAND器件寫(xiě)入信息需要相當(dāng)?shù)募记桑驗(yàn)樵O(shè)計(jì)師絕不能向壞塊寫(xiě)入,這就意味著在NAND器件上自始至終都必須進(jìn)行虛擬映射。
軟件支持
當(dāng)討論軟件支持的時(shí)候,應(yīng)該區(qū)別基本的讀/寫(xiě)/擦操作和高一級(jí)的用于磁盤(pán)仿真和閃存管理算法的軟件,包括性能優(yōu)化。
在NOR器件上運(yùn)行代碼不需要任何的軟件支持,在NAND器件上進(jìn)行同樣操作時(shí),通常需要驅(qū)動(dòng)程序,也就是內(nèi)存技術(shù)驅(qū)動(dòng)程序(MTD),NAND和NOR器件在進(jìn)行寫(xiě)入和擦除操作時(shí)都需要MTD。
使用NOR器件時(shí)所需要的MTD要相對(duì)少一些,許多廠商都提供用于NOR器件的更軟件,這其中包括M-System的TrueFFS驅(qū)動(dòng),該驅(qū)動(dòng)被Wind River System、Microsoft、QNX Software System、Symbian和In等廠商所采用。
驅(qū)動(dòng)還用于對(duì)DiskOnChip產(chǎn)品進(jìn)行仿真和NAND閃存的管理,包括糾錯(cuò)、壞塊處理和損耗平衡。
(糾正一點(diǎn):NOR擦除時(shí),是全部寫(xiě)1,不是寫(xiě)0,而且,NOR FLASH SECTOR擦除時(shí)間視品牌、大小不同而不同,比如,4M FLASH,有的SECTOR擦除時(shí)間為60ms,而有的需要zui大6S。)
NOR FLASH的主要供應(yīng)商是IN ,MICRO等廠商,曾經(jīng)是FLASH的主流產(chǎn)品,但現(xiàn)在被NAND FLASH擠的比較難受。它的優(yōu)點(diǎn)是可以直接從FLASH中運(yùn)行程序,但是工藝復(fù)雜,價(jià)格比較貴。
NAND FLASH的主要供應(yīng)商是SAMSUNG和東芝,在油盤(pán)、各種存儲(chǔ)卡、MP3播放器里面的都是這種FLASH,由于工藝上的不同,它比NOR FLASH擁有更大存儲(chǔ)容量,而且便宜。但也有缺點(diǎn),就是無(wú)法尋址直接運(yùn)行程序,只能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。另外NAND FLASH 非常容易出現(xiàn)壞區(qū),所以需要有校驗(yàn)的算法。
在掌上電腦里要使用NAND FLASH 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序,但是必須有NOR FLASH來(lái)啟動(dòng)。除了SAMSUNG處理器,其他用在掌上電腦的主流處理器還不支持直接由NAND FLASH 啟動(dòng)程序。因此,必須先用一片小的NOR FLASH 啟動(dòng)機(jī)器,在把OS等軟件從NAND FLASH 載入SDRAM中運(yùn)行才行,挺麻煩的。
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