NorFlash、NandFlash在技術和應用上有些什么區別?


首先你要搞懂什么是Flash Memory?

Flash Memory(快閃存儲器),是一種電子式可清除程序化只讀存儲器的形式,允許在操作中被多次擦或寫的存儲器。這種科技主要用於一般性數據存儲,以及在電腦與其他數字產品間交換傳輸數據,如儲存卡與U盤。閃存是非易失性的存儲器,所以單就保存數據而言, 它是不需要消耗電力的。

 

與硬盤相比,閃存也有更佳的動態抗震性。這些特性正是閃存被移動設備廣泛采用的原因。閃存還有一項特性:當它被制成儲存卡時非常可靠,即使浸在水中也足以抵抗高壓與極端的溫度。閃存的寫入速度往往明顯慢於讀取速度。

 

NorFlash

 

 

 

NOR Flash需要很長的時間進行抹寫,但是它提供完整的尋址與數據總線,並允許隨機存取存儲器上的任何區域,這使的它非常適合取代老式的ROM芯片。當時ROM芯片主要用來存儲幾乎不需更新的代碼,例如電腦的BIOS或機上盒(Set-top Box)的固件。NOR Flash可以忍受一萬到一百萬次抹寫循環,它同時也是早期的可移除式快閃存儲媒體的基礎。CompactFlash本來便是以NOR Flash為基礎的,雖然它之后跳槽到成本較低的 NAND Flash。

 

NandFlash

 

NAND Flash式東芝在1989年的國際固態電路研討會(ISSCC)上發表的, 要在NandFlash上面讀寫數據,要外部加主控和電路設計。NAND Flash具有較快的抹寫時間, 而且每個存儲單元的面積也較小,這讓NAND Flash相較於NOR Flash具有較高的存儲密度與較低的每比特成本。同時它的可抹除次數也高出NOR Flash十倍。然而NAND Flash 的I/O接口並沒有隨機存取外部地址總線,它必須以區塊性的方式進行讀取,NAND Flash典型的區塊大小是數百至數千比特。

 

因為多數微處理器與微控制器要求字節等級的隨機存取,所以NAND Flash不適合取代那些用以裝載程序的ROM。從這樣的角度看來,NAND Flash比較像光盤、硬盤這類的次級存儲設備。NAND Flash非常適合用於儲存卡之類的大量存儲設備。第一款創建在NAND Flash基礎上的可移除式存儲媒體是SmartMedia,此后許多存儲媒體也跟着采用NAND Flash,包括MultiMediaCard、Secure Digital、Memory Stick與xD卡。

 

 

1.主要區別

 

NOR Flash是intel公司1988年開發的。NOR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的優點是傳輸效率很高,但是工藝復雜,價格較貴。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。NOR在開發板中應用的非常廣泛,通過JTAG/JLINK把boot燒到NOR中,通電后自動運行。

 

NAND Flash是東芝公司1989年發表的,其內部采用非線性宏單元模式,為固態大容量內存的實現提供了廉價有效的解決方案。NANDFlash的優點是容量大、便宜、改寫速度快,缺點是無法尋址直接運行程序,只能存儲數據。另外NAND Flash非常容易出現壞區,所以需要有校驗的算法。應用NAND的困難在於Flash的管理和需要特殊的系統接口。NAND Flash適用於大量數據的存儲,因而在業界得到了越來越廣泛的應用,如嵌入式產品中包括數碼相機、MP3隨身聽記憶卡、體積小巧的U盤等。

 

2.讀寫速度比較

 

Flash閃存是非易失存儲器,可以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為0。由於擦除NOR器件時是以64~128KB的塊進行的,執行一個寫入/擦除操作的時間為5s,與此相反,擦除NAND器件是以8~32KB的塊進行的,執行相同的操作最多只需要4ms。執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。

 

  • NOR的讀速度比NAND稍快一些。

  • NAND的寫入速度比NOR快很多。

  • 大多數寫入操作需要先進行擦除操作。

  • NAND的擦除單元更小,相應的擦除電路更少。

  • NAND的4ms擦除速度遠比NOR的5s快。

3.接口區別

 

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器件使用復雜的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讀和寫操作采用512字節的塊,這一點有點像硬盤管理此類操作,因此,基於NAND的存儲器就可以取代硬盤或其他塊設備。

 

4.容量和成本

 

NAND Flash的單元尺寸幾乎是NOR器件的一半,由於生產過程更為簡單,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占據了容量為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主要應用在代碼存儲介質中,NAND適合於數據存儲,NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC存儲卡市場上所占份額最大。

 

5.可靠性和耐用性

 

  • 壽命(耐用性)

 

在NAND閃存中每個塊的最大擦寫次數是一百萬次,而NOR的擦寫次數是十萬次。NAND存儲器除了具有10比1的塊擦除周期優勢,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的刪除次數要少一些。

 

  • 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發生的次數要比NOR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,就必須采用錯誤探測/錯誤更正(EDC/ECC)算法。位反轉的問題更多見於NAND閃存,在使用NAND閃存的時候,應使用EDC/ECC算法。這個問題對於用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。

 

  • 壞塊處理

 

NAND器件中的壞塊是隨機分布的,NAND器件需要對介質進行初始化掃描以發現壞塊,並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。

 

6.易用性

 

基於NOR的閃存可以非常直接地使用,可以像其他存儲器那樣連接,並可以在上面直接運行代碼。

 

NAND由於需要I/O接口,要復雜得多。各種NAND器件的存取方法因廠家而異。在使用NAND器件時,必須先寫入驅動程序,才能繼續執行其他操作。向NAND器件寫入信息需要相當的技巧,因為設計師絕不能向壞塊寫入,這就意味着在NAND器件上自始

 

7.軟件區別

 

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,通常需要驅動程序,也就是內存技術驅動程序(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,許多廠商都提供用於NOR器件的更高級軟件,這其中包括M-System的TrueFFS驅動,該驅動被WindRiverSystem、Microsoft、QNXSoftwareSystem、Symbian和Intel等廠商所采用。驅動還用於對DiskOnChip產品進行仿真和NAND閃存的管理,包括糾錯、壞塊處理和損耗平衡。


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