NAND FLASH和NOR FLASH詳解

NAND FLASH和NOR FLASH詳解


NOR FLASH和NAND FLASH是現在市場上兩種主要的非易失閃存技術。
INTEL於1988年首先開發出NOR FLASH技術,徹底改變了原先由EPROM和EEPROM一統天下的局面。
1989年,東芝公司發表了NAND FLASH結構,強調更低的成本,更高的性能,並且可以象磁盤一樣通過接口輕鬆升級。
但是經過了十多年之後,仍然有相當多的硬件工程師分不清NOR FLASH和NAND FLASH。

NOR FLASH更適合用來存儲少量的代碼
“NAND FLASH存儲器”經常可以與“NOR FLASH存儲器”互換使用。
許多業內人士也搞不清楚NAND FLASH技術相對於NOR FLASH技術的優越之處,因爲大多數情況下閃存只是用來存儲少量的代碼,這時NOR閃存更適合一些。而NAND FLASH則是高數據存儲密度的理想解決方案。
  NOR FLASH的特點是芯片內執行(XIP, eXecute In Place),這樣應用程序可以直接在FLASH閃存內運行,不必再把代碼讀到系統RAM中。
NOR FLASH的傳輸效率很高,在1~4MB的小容量時具有很高的成本效益,但是很低的寫入和擦除速度大大影響了它的性能。
  NAND FLASH結構能提供極高的單元密度,可以達到高存儲密度,並且寫入和擦除的速度也很快。應用NAND FLASH的困難在於FLASH的管理和需要特殊的系統接口。

性能比較--NOR FLASH的讀速度比NAND FLASH稍快一些
性能比較
  FLASH閃存是非易失存儲器,可以對稱爲塊的存儲器單元塊進行擦寫和再編程。任何FLASH器件的寫入操作只能在空或已擦除的單元
內進行,所以大多數情況下,在進行寫入操作之前必須先執行擦除。NAND FLASH器件執行擦除操作是十分簡單的,而NOR則要求在進行擦除前先要將目標塊內所有的位都寫爲0。
  由於擦除NOR FLASH器件時是以64~128KB的塊進行的,執行一個寫入/擦除操作的時間爲5s,與此相反,擦除NAND FLASH器件是以8~32KB的塊進行的,執行相同的操作最多隻需要4ms。
  執行擦除時塊尺寸的不同進一步拉大了NOR FLASH和NADN FLASH之間的性能差距,統計表明,對於給定的一套寫入操作(尤其是更新小文件時),更多的擦除操作必須在基於NOR FLASH的單元中進行。這樣,當選擇存儲解決方案時,設計師必須權衡以下的各項因素。
  1).NOR FLASH的讀速度比NAND FLASH稍快一些。
  2).NAND FLASH的寫入速度比NOR FLASH快很多。
  3).NAND FLASH的4ms擦除速度遠比NOR FLASH的5s快。
  4).大多數寫入操作需要先進行擦除操作。
  5).NAND FLASH的擦除單元更小,相應的擦除電路更少。


接口差別--NOR FLASH帶有SRAM接口,可以很容易地存取其內部的每一個字節
接口差別
  NOR FLASH帶有SRAM接口,有足夠的地址引腳來尋址,可以很容易地存取其內部的每一個字節。
  NAND FLASH器件使用複雜的I/O口來串行地存取數據,各個產品或廠商的方法可能各不相同。8個引腳用來傳送控制、地址和數據信息。
  NAND FLASH讀和寫操作採用512字節的塊,這一點有點像硬盤管理此類操作,很自然地,基於NAND FLASH的存儲器就可以取代硬盤或其他塊設備。


容量和成本--NOR FLASH主要應用在代碼存儲介質中,NAND FLASH適合於數據存儲
  NAND FLASH的單元尺寸幾乎是NOR FLASH器件的一半,由於生產過程更爲簡單,NAND結構可以在給定的模具尺寸內提供更高的容量,也就相應地降低了價格。
  NOR FLASH佔據了容量爲1~16MB閃存市場的大部分,而NAND FLASH只是用在8~128MB的產品當中 ,這也說明NOR FLASH主要應用在代碼存儲介質中,NAND FLASH適合於數據存儲,NAND FLASH在CompactFlash、Secure DIGITAL、PC Cards和MMC存儲卡市場上所佔份額最大。


可靠性和耐用性--壽命(耐用性,最大擦寫次數)NAND FLASH一百萬次,NOR FLASH十萬次
  採用FLASH介質時一個需要重點考慮的問題是可靠性。對於需要擴展MTBF的系統來說,FLASH是非常合適的存儲方案。可以從壽命
(耐用性)、位交換和壞塊處理三個方面來比較NOR FLASH和NAND FLASH的可靠性。
  壽命(耐用性)
  在NAND FLASH閃存中每個塊的最大擦寫次數是一百萬次,而NOR FLASH的擦寫次數是十萬次。NAND FLASH存儲器除了具有10比1的塊擦除週期優勢,典型的NAND FLASH塊尺寸要比NOR FLASH器件小8倍,每個NAND FLASH存儲器塊在給定的時間內的刪除次數要少一些。


所有FLASH器件都受位交換現象的困擾,NAND FLASH發生的次數要比NOR FLASH多
位交換
  所有FLASH器件都受位交換現象的困擾。在某些情況下(很少見,NAND FLASH發生的次數要比NOR FLASH多),一個比特位會發生反轉或被報告反轉了。
  一位的變化可能不很明顯,但是如果發生在一個關鍵文件上,這個小小的故障可能導致系統停機。如果只是報告有問題,多讀幾次就可能解決了。
  當然,如果這個位真的改變了,就必須採用錯誤探測/錯誤更正(EDC/ECC)算法位反轉 的問題更多見於NAND FLASH閃存,NAND FLASH的供應商建議使用NAND FLASH閃存的時候,同時使用EDC/ECC算法。
  這個問題對於用NAND FLASH存儲多媒體信息時倒不是致命的。當然,如果用本地存儲設備來存儲操作系統、配置文件或其他敏感信息時,必須使用EDC/ECC系統以確保可靠 性。

 

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