flash-NAND和NOR的詳細區(qū)別

1、NAND flash和NOR flash詳解NOR和NAND是現(xiàn)在市場上兩種主要的非易失閃存技術(shù)。Intel于1988年首先開發(fā)出NOR flash技術(shù),徹底改變了原先由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),強調(diào)降低每比特的成本,更高的性能,并且象磁盤一樣可以通過接口輕松升級。但是經(jīng)過了十多年之后,仍然有相當多的硬件工程師分不清NOR和NAND閃存。相“flash存儲器”經(jīng)?？梢耘c相“NOR存儲器”互換使用。許多業(yè)內(nèi)人士也搞不清楚NAND閃存技術(shù)相對于NOR技術(shù)的優(yōu)越之處,因為大多數(shù)情況下閃存只是用來存儲少量的代碼,這時NOR閃存更

2、適合一些。而NAND則是高數(shù)據(jù)存儲密度的理想解決方案。NOR的特點是芯片內(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)運行,不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。NOR的傳輸效率很高,在14MB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結(jié)構(gòu)能提供極高的單元密度,可以達到高存儲密度,并且寫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。1. 性能比較flash閃存是非易失存儲器,可以對稱為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(nèi)進行,所以大

3、多數(shù)情況下,在進行寫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單的,而NOR則要求在進行擦除前先要將目標塊內(nèi)所有的位都寫為0。由于擦除NOR器件時是以64128KB的塊進行的,執(zhí)行一個寫入/擦除操作的時間為5s,與此相反,擦除NAND器件是以832KB的塊進行的,執(zhí)行相同的操作最多只需要4ms。執(zhí)行擦除時塊尺寸的不同進一步拉大了NOR和NAND之間的性能差距,統(tǒng)計表明,對于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于NOR的單元中進行。這樣,當選擇存儲解決方案時,設(shè)計師必須權(quán)衡以下的各項因素。NOR的讀速度比NAND稍快一些。NAND的寫入速度比NOR快很多

4、。NAND的4ms擦除速度遠比NOR的5s快。大多數(shù)寫入操作需要先進行擦除操作。NAND的擦除單元更小,相應(yīng)的擦除電路更少。2. 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(nèi)部的每一個字節(jié)。NAND器件使用復(fù)雜的I/O口來串行地存取數(shù)據(jù),各個產(chǎn)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(shù)據(jù)信息。NAND讀和寫操作采用512字節(jié)的塊,這一點有點像硬盤管理此類操作,很自然地,基于NAND的存儲器就可以取代硬盤或其他塊設(shè)備。3. 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)過程更為簡單, NAND結(jié)構(gòu)可以在給定的模

5、具尺寸內(nèi)提供更高的容量,也就相應(yīng)地降低了價格。NOR flash占據(jù)了容量為116MB閃存市場的大部分,而NAND flash只是用在8128MB的產(chǎn)品當中,這也說明NOR主要應(yīng)用在代碼存儲介質(zhì)中,NAND 適合于數(shù)據(jù)存儲,NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC存儲卡市場上所占份額最大。4. 可靠性和耐用性采用flash介質(zhì)時一個需要重點考慮的問題是可靠性。對于需要擴展MTBF 的系統(tǒng)來說,Flash是非常合適的存儲方案?？梢詮膲勖?耐用性、位交換和壞塊處理三個方面來比較NOR和NAND的可靠性。壽命(耐用性在NAND閃存中每個塊的最大擦寫次

6、數(shù)是一百萬次,而NOR的擦寫次數(shù)是十萬次。NAND存儲器除了具有10比1的塊擦除周期優(yōu)勢,典型的NAND塊尺寸要比NOR器件小8倍,每個NAND存儲器塊在給定的時間內(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,NAND發(fā)生的次數(shù)要比NOR多,一個比特位會發(fā)生反轉(zhuǎn)或被報告反轉(zhuǎn)了。一位的變化可能不很明顯,但是如果發(fā)生在一個關(guān)鍵文件上,這個小小的故障可能導致系統(tǒng)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,就必須采用錯誤探測/錯誤更正(EDC/ECC算法。位反轉(zhuǎn)的問題更多見于NAND 閃存,NAND的供應(yīng)商建議使用NAND閃存

7、的時候,同時使用EDC/ECC算法。這個問題對于用NAND存儲多媒體信息時倒不是致命的。當然,如果用本地存儲設(shè)備來存儲操作系統(tǒng)、配置文件或其他敏感信息時,必須使用EDC/ECC系統(tǒng)以確保可靠性。壞塊處理NAND器件中的壞塊是隨機分布的。以前也曾有過消除壞塊的努力,但發(fā)現(xiàn)成品率太低,代價太高,根本不劃算。NAND器件需要對介質(zhì)進行初始化掃描以發(fā)現(xiàn)壞塊,并將壞塊標記為不可用。在已制成的器件中,如果通過可靠的方法不能進行這項處理,將導致高故障率。5. 易于使用可以非常直接地使用基于NOR的閃存,可以像其他存儲器那樣連接,并可以在上面直接運行代碼。由于需要I/O接口,NAND要復(fù)雜得多。各種NAND器

8、件的存取方法因廠家而異。在使用NAND器件時,必須先寫入驅(qū)動程序,才能繼續(xù)執(zhí)行其他操作。向NAND器件寫入信息需要相當?shù)募记?因為設(shè)計師絕不能向壞塊寫入,這就意味著在NAND器件上自始至終都必須進行虛擬映射。6. 軟件支持當討論軟件支持的時候,應(yīng)該區(qū)別基本的讀/寫/擦操作和高一級的用于磁盤仿真和閃存管理算法的軟件,包括性能優(yōu)化。在NOR器件上運行代碼不需要任何的軟件支持,在NAND器件上進行同樣操作時,通常需要驅(qū)動程序,也就是內(nèi)存技術(shù)驅(qū)動程序(MTD,NAND和NOR 器件在進行寫入和擦除操作時都需要MTD。使用NOR器件時所需要的MTD要相對少一些,許多廠商都提供用于NOR器件的更高級軟件,這其中包括M-System的Tru