NANDflash和NORflash的區(qū)別詳解

1、NANDflash和NORflash的區(qū)別詳解ROM和RAM指的都是半導(dǎo)體存儲器，ROM是ReadOnlyMemory的縮寫，RAM是RandomAccessMemory的縮寫。ROM在系統(tǒng)停止供電的時候仍然可以保持?jǐn)?shù)據(jù)，而RAM通常都是在掉電之后就丟失數(shù)據(jù)，典型的RAM就是計算機(jī)的內(nèi)存。RAM有兩大類，一種稱為靜態(tài)RAM(StaticRAM/SRAM),SRAM速度非?？?，是目前讀寫最快的存儲設(shè)備了，但是它也非常昂貴，所以只在要求很苛刻的地方使用，譬如CPU的一級緩沖，二級緩沖。另一種稱為動態(tài)RAM(DynamicRAM/DRAM),DRAM保留數(shù)據(jù)的時間很短，速度也比SRAM慢，不過它還是

2、比任何的ROM都要快，但從價格上來說DRAM相比SRAM要便宜很多，計算機(jī)內(nèi)存就是DRAM的。DRAM分為彳艮多種，常見的主要有FPRAM/FastPage、EDORAM、SDRAM、DDRRAM>RDRAM、SGRAM以及WRAM等，這里介紹其中的一種DDRRAM。DDRRAM(Date-RateRAM)也稱作DDRSDRAM,這種改進(jìn)型的RAM和SDRAM是基本一樣的，不同之處在于它可以在一個時鐘讀寫兩次數(shù)據(jù)，這樣就使得數(shù)據(jù)傳輸速度加倍了。這是目前電腦中用得最多的內(nèi)存，而且它有著成本優(yōu)勢，事實(shí)上擊敗了Intel的另外一種內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)RambusDRAM。在很多高端的顯卡上，也配備了高速D

3、DRRAM來提高帶寬，這可以大幅度提高3D加速卡的像素渲染能力。內(nèi)存工作原理：內(nèi)存是用來存放當(dāng)前正在使用的(即執(zhí)行中)的數(shù)據(jù)和程序，我們平常所提到的計算機(jī)的內(nèi)存指的是動態(tài)內(nèi)存（即DRAM）,動態(tài)內(nèi)存中所謂的"動態(tài)"，指的是當(dāng)我們將數(shù)據(jù)寫入DRAM后，經(jīng)過一段時間，數(shù)據(jù)會丟失，因此需要一個額外設(shè)電路進(jìn)行內(nèi)存刷新操作。具體的工作過程是這樣的：一個DRAM的存儲單元存儲的是0還是1取決于電容是否有電荷，有電荷代表1,無電荷代表00但時間一長，代表1的電容會放電，代表0的電容會吸收電荷，這就是數(shù)據(jù)丟失的原因；刷新操作定期對電容進(jìn)行檢查，若電量大于滿電量的1/2,則認(rèn)為其代表1,并把

4、電容充滿電；若電量小于1/2,則認(rèn)為其代表0,并把電容放電，藉此來保持?jǐn)?shù)據(jù)的連續(xù)性。ROM也有很多種，PROM是可編程的ROM,PROM和EPROM（可擦除可編程ROM）兩者區(qū)別是，PROM是一次性的，也就是軟件灌入后，就無法修改了，這種是早期的產(chǎn)品，現(xiàn)在已經(jīng)不可能使用了，而EPROM是通過紫外光的照射擦出原先的程序，是一種通用的存儲器。另外一種EEPROM是通過電子擦出，價格很高，寫入時間很長，寫入很慢。舉個例子，手機(jī)軟件一般放在EEPROM中，我們打電話，有些最后撥打的號碼，暫時是存在SRAM中的，不是馬上寫入通過記錄（通話記錄保存在EEPROM中），因?yàn)楫?dāng)時有很重要工作（通話）要做，如果

5、寫入，漫長的等待是讓用戶忍無可忍的。FLASH存儲器又稱閃存，它結(jié)合了ROM和RAM的長處，不僅具備電子可擦除可編程（EEPROM）的性能，還不會斷電丟失數(shù)據(jù)同時可以快速讀取數(shù)據(jù)（NVRAM的優(yōu)勢），U盤和MP3里用的就是這種存儲器。在過去的20年里，嵌入式系統(tǒng)一直使用ROM（EPROM）作為它們的存儲設(shè)備，然而近年來Flash全面代替了ROM（EPROM）在嵌入式系統(tǒng)中的地位，用作存儲Bootloader以及操作系統(tǒng)或者程序代碼或者直接當(dāng)硬盤使用(U盤)目前Flash主要有兩種NORFlash和NANDFlashNORFlash的讀取和我們常見的SDRAM的讀取是一樣，用戶可以直接運(yùn)行裝載在

6、NORFLASH里面的代碼，這樣可以減少SRAM的容量從而節(jié)約了成本。NANDFlash沒有采取內(nèi)存的隨機(jī)讀取技術(shù)，它的讀取是以一次讀取一塊的形式來進(jìn)行的，通常是一次讀取512個字節(jié)，采用這種技術(shù)的Flash比較廉價。用戶不能直接運(yùn)行NANDFlash上的代碼，因此好多使用NANDFlash的開發(fā)板，除了使用NANDFlash以外，還作上了一塊小的NORFlash來運(yùn)行啟動代碼。一般小容量的用NORFlash,因?yàn)槠渥x取速度快，多用來存儲操作系統(tǒng)等重要信息，而大容量的用NANDFLASH,最常見的NANDFLASH應(yīng)用是嵌入式系統(tǒng)采用的DOC(DiskOnChip)和我們通常用的“閃盤&quo

7、t;，可以在線擦除。目前市面上的FLASH主要來自Intel,AMD,Fujitsu和Toshiba,而生產(chǎn)NANDFlash的主要廠家有Samsung和Toshiba。NANDFlash和NORFlash的比較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NORflash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NANDflash結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)降低每比特的成本，更高的性能，并且像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(dāng)多的硬件工程師分不清NOR和NAND閃存。相"flas

8、h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?yàn)榇蠖鄶?shù)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則是高數(shù)據(jù)存儲密度的理想解決方案。NOR是現(xiàn)在市場上主要的非易失閃存技術(shù)。NOR一般只用來存儲少量的代碼；NOR主要應(yīng)用在代碼存儲介質(zhì)中。NOR的特點(diǎn)是應(yīng)用簡單、無需專門的接口電路、傳輸效率高，它是屬于芯片內(nèi)執(zhí)行(XIP,eXecuteInPlace),這樣應(yīng)用程序可以直接在(NOR型)flash閃存內(nèi)運(yùn)行，不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中。在14MB的小容量時具有很高的成本效益，但是很低的寫入和

9、擦除速度大大影響了它的性能。NORflash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)。NORflash占據(jù)了容量為116MB閃存市場的大部分。NAND結(jié)構(gòu)能提供極高的單元密度，可以達(dá)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(jìn)行擦寫和再編程。任彳flash器件的寫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(jìn)行擦除前先要將目標(biāo)塊內(nèi)所有

10、的位都寫為1。由于擦除NOR器件時是以64128KB的塊進(jìn)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(jìn)行的，執(zhí)行相同的操作最多只需要4ms0執(zhí)行擦除時塊尺寸的不同進(jìn)一步拉大了NOR和NADN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(jìn)行。這樣，當(dāng)選擇存儲解決方案時，設(shè)計師必須權(quán)衡以下的各項(xiàng)因素： NOR的讀速度比NAND稍快一些。 NAND的寫入速度比NOR快很多。 NAND的4ms擦除速度遠(yuǎn)比NOR的5s快。 大多數(shù)寫入操作需要先進(jìn)行擦除操作。 NAND的擦除單元更小，相應(yīng)的擦除電

11、路更少。（注：NORFLASHSECTOR擦除時間視品牌、大小不同而不同，比如，4MFLASH,有的SECTOR擦除時間為60ms,而有的需要最大6s。）2、接口差別：NORflash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(diǎn)有點(diǎn)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：NANDflash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，N

12、AND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)地降低了價格。NORflash占據(jù)了容量為116MB閃存市場的大部分，而NANDflash只是用在8128MB的產(chǎn)品當(dāng)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、SecureDigital、PCCards和MMC存儲卡市場上所占份額最大。4、可靠性和耐用性：采用flahs介質(zhì)時一個需要重點(diǎn)考慮的問題是可靠性。對于需要擴(kuò)展MTBF的系統(tǒng)來說，F(xiàn)lash是非常合適的存儲方案?？梢詮膲勖陀眯裕?、位交換和壞塊處理三個方面來比較NOR和NAND的可靠性。A）壽命（耐用性）在NAND閃存

13、中每個塊的最大擦寫次數(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。B）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（bit）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(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)。如果只是報告有問題，多讀幾次就可能解決了。當(dāng)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，

14、NAND的供應(yīng)商建議使用NAND閃存的時候，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(dāng)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?？煽啃?。C）壞塊處理NAND器件中的壞塊是隨機(jī)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(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，如果通過可靠的方法不能進(jìn)行這項(xiàng)處理，將導(dǎo)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(yùn)行代碼。由于需要I/O

15、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，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(dāng)?shù)募记?，因?yàn)樵O(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(jìn)行虛擬映射。6、軟件支持：當(dāng)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(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，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(jìn)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

16、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TrueFFS驅(qū)動，該驅(qū)動被WindRiversystem、Microsoft、QNXSoftwaresystem、Symbian和Intel等廠商所采用。驅(qū)動還用于對DiskOnChip產(chǎn)品進(jìn)行仿真和NAND閃存的管理，包括糾錯、壞塊處理和損耗平衡。NORFLASH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NANDFLASH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，價格比較貴。NANDFLASH的主要供應(yīng)商是SAMSUNG和東芝，在U盤、各種存儲卡、MP3播放

17、器里面的都是這種FLASH,由于工藝上的不同，它比NORFLASH擁有更大存儲容量，而且便宜。但也有缺點(diǎn)，就是無法尋址直接運(yùn)行程序，只能存儲數(shù)據(jù)。另外NANDFLASH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NANDFLASH存儲數(shù)據(jù)和程序，但是必須有NORFLASH來啟動。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NANDFLASH啟動程序。因此，必須先用一片小的NORFLASH啟動機(jī)器,在把OS等軟件從NANDFLASH載入SDRAM中運(yùn)行才行，挺麻煩的。DRAM利用MOS管的柵電容上的電荷來存儲信息，一旦掉電信息會全部的丟失，由于柵極會漏電，所

18、以每隔一定的時間就需要一個刷新機(jī)構(gòu)給這些柵電容補(bǔ)充電荷，并且每讀出一次數(shù)據(jù)之后也需要補(bǔ)充電荷，這個就叫動態(tài)刷新，所以稱其為動態(tài)隨機(jī)存儲器。由于它只使用一個MOS管來存信息，所以集成度可以很高，容量能夠做的很大。SDRAM比它多了一個與CPU時鐘同步。SRAM利用寄存器來存儲信息，所以一旦掉電，資料就會全部丟失，只要供電，它的資料就會一直存在，不需要動態(tài)刷新，所以叫靜態(tài)隨機(jī)存儲器。以上主要用于系統(tǒng)內(nèi)存儲器，容量大，不需要斷電后仍保存數(shù)據(jù)的。FlashROM是利用浮置柵上的電容存儲電荷來保存信息，因?yàn)楦≈脰挪粫╇?，所以斷電后信息仍然可以保存。也由于其機(jī)構(gòu)簡單所以集成度可以做的很高，容量可以很大。

19、Flashrom寫入前需要用電進(jìn)行擦除，而且擦除不同與EEPROM可以以byte（字節(jié)）為單位進(jìn)行，flashrom只能以sector（扇區(qū)）為單位進(jìn)行。不過其寫入時可以byte為單位。flashrom主要用于bios,U盤，Mp3等需要大容量且斷電不丟數(shù)據(jù)的設(shè)備。PSRAM,假靜態(tài)隨機(jī)存儲器背景：PSRAM具有一個單晶體管的DRAM儲存格，與傳統(tǒng)具有六個晶體管的SRAM儲存格或是四個晶體管與two-loadresistorSRAM儲存格大不相同，但它具有類似SRAM的穩(wěn)定接口，內(nèi)部的DRAM架構(gòu)給予PSRAM一些比low-power6TSRAM優(yōu)異的長處，例如體積更為輕巧，售價更具競爭力。目

20、前在整體SRAM市場中，有90%的制造商都在生產(chǎn)PSRAM組件。在過去兩年，市場上重要的SRAM/PSRAM供貨商有Samsung、Cypress、Renesas、Micron與Toshiba等?；驹恚篜SRAM就是偽SRAM,內(nèi)部的內(nèi)存顆粒跟SDRAM的顆粒相似，但外部的接口跟SRAM相似，不需要SDRAM那樣復(fù)雜的控制器和刷新機(jī)制，PSRAM的接口跟SRAM的接口是一樣的。PSRAM容量有8Mbit,16Mbit,32Mbit等等，容量沒有SDRAM那樣密度高，但肯定是比SRAM的容量要高很多的，速度支持突發(fā)模式，并不是很慢，Hynix,Coremagic,WINBOND.MICRON

21、.CY等廠家都有供應(yīng)，價格只比相同容量的SDRAM稍貴一點(diǎn)點(diǎn)，比SRAM便宜很多。PSRAM主要應(yīng)用于手機(jī)，電子詞典，掌上電腦，PDA,PMP.MP3/4,GPS接收器等消費(fèi)電子產(chǎn)品與SRAM(采用6T的技術(shù))相比,PSRAM采用的是仃+1C的技術(shù)，所以在體積上更小，同時,PSRAM的I/O接口與SRAM相同.在容量上，目前有4MB,8MB,16MB,32MB,64MB和128MB。比較于SDRAM,PSRAM的功耗要低很多。所以對于要求有一定緩存容量的很多便攜式產(chǎn)品是一個理想的選擇。各種Flash卡：數(shù)碼閃存卡：主流數(shù)碼存儲介質(zhì)數(shù)碼相機(jī)、MP3播放器、掌上電腦、手機(jī)等數(shù)字設(shè)備是閃存最主要的市場。前面提到，手機(jī)領(lǐng)域以NOR型閃存為主、閃存芯片被直接做在內(nèi)部的電路板上，但數(shù)碼相機(jī)、MP3播放器、掌上電腦等設(shè)備要求存儲介質(zhì)具備可更換性，這就必須制定出接口標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)連接，閃存卡技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。閃存卡是以閃存作為核心存儲部件，此外它還具備接口控制電路和外在的封裝，從邏輯層面來說可以和閃盤歸為一類，只是閃存卡具有更濃的專用化色彩、而閃盤則使用通行的USB接口。由于歷史原因，閃存卡技術(shù)未能形成業(yè)界統(tǒng)一的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，許多廠商都開發(fā)出自己的閃存卡方案。目前比較常見的有CF卡、SD卡、SM卡、MMC卡和