共2条
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Flash,ROM Flash ROM基础知识及其编程
问
一、闪存简介
Flash-ROM(闪存)已经成为了目前最成功、流行的一种固态内存,与 EEPROM 相比具有读写速度快,而与 SRAM 相比具有非易失、以及价廉等优势。而基于 NOR 和 NAND 结构的闪存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 技术(后将该技术无偿转让给韩国 Samsung 公司),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,仍然有相当多的工程师分不清 NOR 和 NAND 闪存,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 则是高资料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,这也是为何所有的 U 盘都使用 NAND 闪存做为存储介质的原因。应用 NAND 的困难在于闪存和需要特殊的系统接口。
二、性能比较
闪存是非易失内存,可以对称为块的内存单元块进行擦写和再编程。任何闪存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 NAND 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。
1) NOR的读速度比NAND稍快一些。
2) NAND的写入速度比NOR快很多。
3) NAND的4ms擦除速度远比NOR的5s快。大多数写入操作需要先进行擦除操作。
4) AND的擦除单元更小,相应的擦除电路更少。
三、接口差别
NOR 闪存带有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闪存使用复杂的I/O口来串行地存取资料,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、地址和资料信息。
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的闪存就可以取代硬盘或其它块设备。
四、容量和成本
NAND 闪存的单元尺寸几乎是 NOR 闪存的一半,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 闪存容量为 1~11~16MB 闪存市场的大部分,而 NAND 闪存只是用在 8MB 以上的产品当中,这也说明 NOR 主要应用在代码存储介质中,NAND 适合于资料存储,NAND 在 CompactFlash、Secure Digital、PC Cards 和 MMC 存储卡市场上所占份额最大。
五、可靠性和耐用性
采用闪存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,闪存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。
寿命(耐用性)
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 内存除了具有 10:1 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 内存块在给定的时间内的删除次数要少一些。
位交换
所有闪存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/错误纠正(EDC/ECC)算法。位反转的问题更多见于 NAND 闪存,NAND 的供货商建议使用 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、配置文件或其它敏感信息时,必须使用 EDC/ECC 系统以确保可靠性。
坏块处理
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。
六、易于使用
可以非常直接地使用基于 NOR 的闪存,可以像其它内存那样连接,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,才能继续执行其它操作。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像。
七、软件支持
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。
八、典型的 NOR 闪存(Strata Flash)
Strata Flash 是 Intel 公司产的典型 Nor Flash, 本机使用的Strata Flash 是该系列中的 28F320J3,该闪存的内部逻辑框图如图10-1:
图10-1
它的特性如下:
1) 问速度有 110ns/120ns 和150ns 共 3 檔
2) 具备128bit 加密寄存器
3) 块尺寸:128KB
九、典型的 NAND 闪存(K9S5608)
K9S5608 是韩国 Samsung 公司所产的 256MBit(32MByte) SMC 卡(外形封装成卡片形式的) NAND 闪存。下图是K9S5608的内部逻辑框图。
图10-2
K9S5608 具有以下特性:
(1) 32MByte 存储空间的结构为:(32M+1024K)bit×8bit(见图10-3)
(2) 支持自动编程和擦除模式
(3) 10uS 随即页面读写
(4) 200uS 快速页面擦除周期
(5) 具备硬件写保护功能
(6) 擦/写寿命:10 万次
(7) 资料保存寿命:10 年
图10-3
答 1: 不错,谢谢 答 2: 多谢!! 答 3: 楼主的实际目的是在做宣传广告不应该使用公司名称发表一些不痛不痒,而且网站上到处都有的资料,明显在做广告,但又不好意思,就象街上向行人送卫生纸的宣传广告。
Flash-ROM(闪存)已经成为了目前最成功、流行的一种固态内存,与 EEPROM 相比具有读写速度快,而与 SRAM 相比具有非易失、以及价廉等优势。而基于 NOR 和 NAND 结构的闪存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 技术(后将该技术无偿转让给韩国 Samsung 公司),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,仍然有相当多的工程师分不清 NOR 和 NAND 闪存,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 则是高资料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,这也是为何所有的 U 盘都使用 NAND 闪存做为存储介质的原因。应用 NAND 的困难在于闪存和需要特殊的系统接口。
二、性能比较
闪存是非易失内存,可以对称为块的内存单元块进行擦写和再编程。任何闪存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 NAND 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。
1) NOR的读速度比NAND稍快一些。
2) NAND的写入速度比NOR快很多。
3) NAND的4ms擦除速度远比NOR的5s快。大多数写入操作需要先进行擦除操作。
4) AND的擦除单元更小,相应的擦除电路更少。
三、接口差别
NOR 闪存带有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闪存使用复杂的I/O口来串行地存取资料,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、地址和资料信息。
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的闪存就可以取代硬盘或其它块设备。
四、容量和成本
NAND 闪存的单元尺寸几乎是 NOR 闪存的一半,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 闪存容量为 1~11~16MB 闪存市场的大部分,而 NAND 闪存只是用在 8MB 以上的产品当中,这也说明 NOR 主要应用在代码存储介质中,NAND 适合于资料存储,NAND 在 CompactFlash、Secure Digital、PC Cards 和 MMC 存储卡市场上所占份额最大。
五、可靠性和耐用性
采用闪存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,闪存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。
寿命(耐用性)
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 内存除了具有 10:1 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 内存块在给定的时间内的删除次数要少一些。
位交换
所有闪存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/错误纠正(EDC/ECC)算法。位反转的问题更多见于 NAND 闪存,NAND 的供货商建议使用 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、配置文件或其它敏感信息时,必须使用 EDC/ECC 系统以确保可靠性。
坏块处理
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。
六、易于使用
可以非常直接地使用基于 NOR 的闪存,可以像其它内存那样连接,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,才能继续执行其它操作。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像。
七、软件支持
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。
八、典型的 NOR 闪存(Strata Flash)
Strata Flash 是 Intel 公司产的典型 Nor Flash, 本机使用的Strata Flash 是该系列中的 28F320J3,该闪存的内部逻辑框图如图10-1:
图10-1
它的特性如下:
1) 问速度有 110ns/120ns 和150ns 共 3 檔
2) 具备128bit 加密寄存器
3) 块尺寸:128KB
九、典型的 NAND 闪存(K9S5608)
K9S5608 是韩国 Samsung 公司所产的 256MBit(32MByte) SMC 卡(外形封装成卡片形式的) NAND 闪存。下图是K9S5608的内部逻辑框图。
图10-2
K9S5608 具有以下特性:
(1) 32MByte 存储空间的结构为:(32M+1024K)bit×8bit(见图10-3)
(2) 支持自动编程和擦除模式
(3) 10uS 随即页面读写
(4) 200uS 快速页面擦除周期
(5) 具备硬件写保护功能
(6) 擦/写寿命:10 万次
(7) 资料保存寿命:10 年
图10-3
答 1: 不错,谢谢 答 2: 多谢!! 答 3: 楼主的实际目的是在做宣传广告不应该使用公司名称发表一些不痛不痒,而且网站上到处都有的资料,明显在做广告,但又不好意思,就象街上向行人送卫生纸的宣传广告。
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