本文主要是关于NorFlash、NandFlash、eMMC的相关介绍,并着重对NorFlash、NandFlash、eMMC三者的区别进行了详尽的阐述。
NorFlash
NorFlash是现在市场上两种主要的非易失闪存威廉希尔官方网站 之一。Intel于1988年首先开发出NOR Flash 威廉希尔官方网站 ,彻底改变了原先由EPROM(Erasable Programmable Read-Only-Memory电可编程序只读存储器)和EEPROM(电可擦只读存储器Electrically Erasable Programmable Read - Only Memory)一统天下的局面。紧接着,1989年,东芝公司发表了NAND Flash 结构,强调降低每比特的成本,有更高的性能,并且像磁盘一样可以通过接口轻松升级。NOR Flash 的特点是芯片内执行(XIP ,eXecute In Place),这样应用程序可以直接在Flash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到它的性能。NAND的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。应用NAND的困难在于Flash的管理需要特殊的系统接口。通常读取NOR的速度比NAND稍快一些,而NAND的写入速度比NOR快很多,在设计中应该考虑这些情况。——《ARM嵌入式Linux系统开发从入门到精通》 李亚峰 欧文盛 等编著 清华大学出版社 P52 注释 API Key
性能比较
flash闪存是非易失存储器,可以对称为块的存储器单元块进行擦写和再编程。任何flash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。
l 、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。
4 、大多数写入操作需要先进行擦除操作。
5 、NAND的擦除单元更小,相应的擦除电路更少。
此外,NAND的实际应用方式要比NOR复杂的多。NOR可以直接使用,并可在上面直接运行代码;而NAND需要I/O接口,因此使用时需要驱动程序。不过当今流行的操作系统对NAND结构的Flash都有支持。此外,Linux内核也提供了对NAND结构的Flash的支持。
详解
NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存威廉希尔官方网站 。Intel于1988年首先开发出NOR flash威廉希尔官方网站 ,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结构,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,仍然有相当多的硬件工程师分不清NOR和NAND闪存。
像“flash存储器”经常可以与相“NOR存储器”互换使用。许多业内人士也搞不清楚NAND闪存威廉希尔官方网站 相对于NOR威廉希尔官方网站 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则是高数据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flash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。应用NAND的困难在于flash的管理需要特殊的系统接口。
Nand flash
Nand-flash存储器是flash存储器的一种,其内部采用非线性宏单元模式,为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。Nand-flash存储器具有容量较大,改写速度快等优点,适用于大量数据的存储,因而在业界得到了越来越广泛的应用,如嵌入式产品中包括数码相机、MP3随身听记忆卡、体积小巧的U盘等。
NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存威廉希尔官方网站 。Intel于1988年首先开发出NOR flash威廉希尔官方网站 ,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结构,强调降低每比特的成本,更高的性能,并且像磁盘一样可以通过接口轻松升级。但是经过了十多年之后,仍然有相当多的硬件工程师分不清NOR和NAND闪存。
“NAND存储器”经常可以与“NOR存储器”相互换使用。许多业内人士也搞不清楚NAND闪存威廉希尔官方网站 相对于NOR威廉希尔官方网站 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并且需要多次擦写,这时NOR闪存更适合一些。而NAND则是高数据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flash 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。应用NAND的困难在于flash的管理需要特殊的系统接口。
特点
容量和成本
NAND flash的单元尺寸几乎是NOR器件的一半,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 flash占据了容量为1~16MB闪存市场的大部分,而NAND flash只是用在8~128M B的产品当中,这也说明NOR主要应用在代码存 储介质中,NAND适合于数据存储,NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和M MC存储卡市场上所占份额最大。
物理构成
NAND Flash 的数据是以bit的方式保存在memory cell,一般来说,一个cell 中只能存储一个bit。这些cell 以8个或者16个为单位,连成bit line,形成所谓的byte(x8)/word(x16),这就是NAND Device的位宽。这些Line会再组成Page,(NAND Flash 有多种结构,我使用的NAND Flash 是K9F1208,下面内容针对三星的K9F1208U0M),每页528Bytes(512byte(Main Area)+16byte(Spare Area)),每32个page形成一个Block(32*528B)。具体一片flash上有多少个Block视需要所定。我所使用的三星k9f1208U0M具有4096个block,故总容量为4096*(32*528B)=66MB,但是其中的2MB是用来保存ECC校验码等额外数据的,故实际中可使用的为64MB。
NAND flash以页为单位读写数据,而以块为单位擦除数据。按照这样的组织方式可以形成所谓的三类地址:
Column Address:Starting Address of the Register. 翻成中文为列地址,地址的低8位
Page Address :页地址
Block Address :块地址
对于NAND Flash来讲,地址和命令只能在I/O[7:0]上传递,数据宽度是8位。
可靠耐用性
采用flash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 ,Flash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存储器除了具有10比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存储器块在给定的时间内的删除次数要少一 些。
eMMC
eMMC (Embedded Multi Media Card)是MMC协会订立、主要针对手机或平板电脑等产品的内嵌式存储器标准规格。eMMC在封装中集成了一个控制器,提供标准接口并管理闪存,使得手机厂商就能专注于产品开发的其它部分,并缩短向市场推出产品的时间。这些特点对于希望通过缩小光刻尺寸和降低成本的NAND供应商来说,同样的重要。
结构
由一个嵌入式存储解决方案组成,带有MMC(多媒体卡)接口、快闪存储器设备及主控制器。所有都在一个小型的BGA 封装。接口速度高达每秒52MBytes,eMMC具有快速、可升级的性能。同时其接口电压可以是1.8v 或者是3.3v。 [1]
应用
eMMC的应用是对存储容量有较高要求的消费电子产品。2011年已大量生产的一些热门产品,如Palm Pre、Amazon Kindle II和Flip MinoHD,都采用了eMMC。为了确认这些产品究竟使用了何种存储器,iSuppli利用拆机分析业务对它们进行了拆解,发现eMMC身在其中。 [2]
优点
1.简化手机存储器的设计。eMMC目前是当前最红的移动设备本地存储解决方案,目的在于简化手机存储器的设计,由于NAND Flash芯片的不同厂牌包括三星、KingMax、东芝(Toshiba)或海力士(Hynix)、美光(Micron)等,所以都需要根据每家公司的产品和威廉希尔官方网站 特性来重新设计,而过去并没有威廉希尔官方网站 能够通用所有厂牌的NAND Flash芯片。
2.更新速度快。每次NAND Flash制程威廉希尔官方网站 改朝换代,包括70纳米演进至50纳米,再演进至40纳米或30纳米制程威廉希尔官方网站 ,手机客户也都要重新设计,但半导体产品每1年制程威廉希尔官方网站 都会推陈出新,存储器问题也拖累手机新机种推出的速度,因此像eMMC这种把所有存储器和管理NAND Flash的控制芯片都包在1颗MCP上的概念,随着不断地发展逐渐流行在市场中。
3.加速产品研发速度。eMMC的设计概念,就是为了简化手机内存储器的使用,将NAND Flash芯片和控制芯片设计成1颗MCP芯片,手机客户只需要采购eMMC芯片,放进新手机中,不需处理其它繁复的NAND Flash兼容性和管理问题,最大优点是缩短新产品的上市周期和研发成本,加速产品的推陈出新速度。
NorFlash、NandFlash、eMMC闪存三者对比
快闪存储器(英语:Flash Memory),是一种电子式可清除程序化只读存储器的形式,允许在操作中被多次擦或写的存储器。这种科技主要用于一般性数据存储,以及在电脑与其他数字产品间交换传输数据,如储存卡与U盘。闪存是非易失性的存储器,所以单就保存数据而言, 它是不需要消耗电力的。
硬盘相比,闪存也有更佳的动态抗震性。这些特性正是闪存被移动设备广泛采用的原因。闪存还有一项特性:当它被制成储存卡时非常可靠,即使浸在水中也足以抵抗高压与极端的温度。闪存的写入速度往往明显慢于读取速度。
一、NorFlash
NOR Flash需要很长的时间进行抹写,但是它提供完整的寻址与数据总线,并允许随机存取存储器上的任何区域,这使的它非常适合取代老式的ROM芯片。当时ROM芯片主要用来存储几乎不需更新的代码,例如电脑的BIOS或机上盒(Set-top Box)的固件。NOR Flash可以忍受一万到一百万次抹写循环,它同时也是早期的可移除式快闪存储媒体的基础。CompactFlash本来便是以NOR Flash为基础的,虽然它之后跳槽到成本较低的 NAND Flash。
二、NandFlash
NAND Flash式东芝在1989年的国际固态电路研讨会(ISSCC)上发表的, 要在NandFlash上面读写数据,要外部加主控和电路设计。NAND Flash具有较快的抹写时间, 而且每个存储单元的面积也较小,这让NAND Flash相较于NOR Flash具有较高的存储密度与较低的每比特成本。同时它的可抹除次数也高出NOR Flash十倍。然而NAND Flash 的I/O接口并没有随机存取外部地址总线,它必须以区块性的方式进行读取,NAND Flash典型的区块大小是数百至数千比特。
因为多数微处理器与微控制器要求字节等级的随机存取,所以NAND Flash不适合取代那些用以装载程序的ROM。从这样的角度看来,NAND Flash比较像光盘、硬盘这类的次级存储设备。NAND Flash非常适合用于储存卡之类的大量存储设备。第一款创建在NAND Flash基础上的可移除式存储媒体是SmartMedia,此后许多存储媒体也跟着采用NAND Flash,包括MultiMediaCard、Secure Digital、Memory Stick与xD卡。
三、eMMC
eMMC (Embedded Multi Media Card) 为MMC协会所订立的,eMMC 相当于 NandFlash+主控IC,对外的接口协议与SD、TF卡一样,主要是针对手机或平板电脑等产品的内嵌式存储器标准规格。eMMC的一个明显优势是在封装中集成了一个控制器,它提供标准接口并管理闪存,使得手机厂商就能专注于产品开发的其它部分,并缩短向市场推出产品的时间。这些特点对于希望通过缩小光刻尺寸和降低成本的NAND供应商来说,同样的重要。
eMMC由一个嵌入式存储解决方案组成,带有MMC(多媒体卡)接口、快闪存储器设备(Nand Flash)及主控制器,所有都在一个小型的BGA 封装。接口速度高达每秒52MBytes,eMMC具有快速、可升级的性能。同时其接口电压可以是 1.8v 或者是 3.3v。
结语
关于NorFlash、NandFlash、eMMC的相关介绍就到这了,如有不足之处欢迎指正。
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