NOR FLASH和NAND FLASH的區(qū)別

1、NOR FLASH和NAND FLASH的區(qū)別NOR和NAND介紹：NOR和NAND是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種主要的非易失閃存技術(shù)。Intel于1988年首先開(kāi)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(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)的優(yōu)越之處，因 為大多數(shù)情況下閃存只是用來(lái)存

2、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14MB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)能提供極高的單元密度，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。NOR與NAND的區(qū)別：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

3、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64128KB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832KB的塊進(jìn) 行的，執(zhí)行相同的操作最多只需要4ms。 執(zhí)行擦除時(shí)塊尺寸的不同進(jìn)一步拉大了NOR和NAND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

4、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的擦除速度遠(yuǎn)比NOR快。 NAND的擦除單元更小，相應(yīng)的擦除電路更加簡(jiǎn)單。 NAND的實(shí)際應(yīng)用方式要比NOR復(fù)雜的多。 NOR可以直接使用，并在上面直接運(yùn)行代碼，而NAND需要I/O接口，因此使用時(shí)需要驅(qū)動(dòng)。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116MB閃存市場(chǎng)的大部分，而NAND flash只是用在8128M B的產(chǎn)品當(dāng)中，這也說(shuō)明NOR主要

5、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M MC存儲(chǔ)卡市場(chǎng)上所占份額最大。 物理構(gòu)成NAND Flash 的數(shù)據(jù)是以bit的方式保存在memory cell，一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)cell 中只能存儲(chǔ)一個(gè)bit。這些cell 以8個(gè)或者16個(gè)為單位，連成bit line，形成所謂的byte(x8)/word(x16)，這就是NAND Device的位寬。這些Line會(huì)再組成Page，(NAND Flash 有多種結(jié)構(gòu)，我使用的NAND Flash 是K9F1208,下面內(nèi)容針對(duì)三星的K9F1208U0M)，每頁(yè)

6、528Bytes(512byte(Main Area)+16byte(Spare Area)，每32個(gè)page形成一個(gè)Block(32*528B)。具體一片flash上有多少個(gè)Block視需要所定。我所使用的三星k9f1208U0M具有4096個(gè)block，故總?cè)萘繛?096*（32*528B）=66MB，但是其中的2MB是用來(lái)保存ECC校驗(yàn)碼等額外數(shù)據(jù)的，故實(shí)際中可使用的為64MB。 NAND flash以頁(yè)為單位讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，而以塊為單位擦除數(shù)據(jù)。按照這樣的組織方式可以形成所謂的三類(lèi)地址： Column Address：Starting Address of the Register. 翻成中

7、文為列地址，地址的低8位 Page Address ：頁(yè)地址 Block Address ：塊地址 對(duì)于NAND Flash來(lái)講，地址和命令只能在I/O7:0上傳遞，數(shù)據(jù)寬度是8位。 可靠耐用性采用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。可以從壽命（耐用性）、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)塊的最大擦寫(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

8、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)

9、、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?。 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

10、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器件的更高級(jí)軟 件，這其中包括M-System的TrueFFS驅(qū)動(dòng)，該驅(qū) 動(dòng)被Wind River System、Mi

11、crosoft、QNX Software System、Symbian和Intel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，而有的需要最大6S。）NOR FLASH的主要供應(yīng)商是INTEL ,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

12、貴。 NAND FLASH的主要供應(yīng)商是SAMSUNG和東芝，在U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。相關(guān)信息NAND型閃存以塊為單位進(jìn)行擦除操作。閃存的寫(xiě)入操作必須在空白區(qū)域進(jìn)行，如果目標(biāo)區(qū)域已經(jīng)有數(shù)據(jù)，必須先擦除后寫(xiě)入，因此擦除操作是閃存的基本操作。而SRAM (Static RAM，靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器) - 此類(lèi)靜態(tài)RAM的運(yùn)行速度非?？?，也非常昂貴，其體積相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較大。今天我們常說(shuō)的CPU內(nèi)的一級(jí)、二級(jí)緩存就是使用了此SRAM。英特爾的 Pentium III Coppermine