nor,sram,sdram,nand結(jié)構(gòu)和容量計(jì)算(編輯修改稿)
2025-07-26 10:23 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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。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。9) 主要供應(yīng)商N(yùn)OR 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(jià)格比較貴。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NORFLASH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。Nandflash存儲(chǔ)器是flash存儲(chǔ)器的種，其內(nèi)部采用非線性宏單元模式，為固態(tài)大容量存儲(chǔ)器的實(shí)現(xiàn)提供了廉價(jià)有效的解決方案。Nandflash存儲(chǔ)器具有容量較大，改寫(xiě)速度快，適用于大量資料的存儲(chǔ)，因而在業(yè)界得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，如嵌入式產(chǎn)品中包括數(shù)碼相機(jī)、MP3隨身聽(tīng)記憶卡、體積小巧的U盤(pán)等?！ ?nèi)存和NOR型閃存的基本存儲(chǔ)單元是bit，用戶可以隨機(jī)訪問(wèn)任何一個(gè)bit的信息。而NAND型閃存的基本存儲(chǔ)單元是頁(yè)（Page）（可以看到， NAND型閃存的頁(yè)就類似硬盤(pán)的扇區(qū)，硬盤(pán)的一個(gè)扇區(qū)也為512字節(jié)）。每一頁(yè)的有效容量是512字節(jié)的倍數(shù)。所謂的有效容量是指用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的部分，實(shí)際上還要加上16字節(jié)的校驗(yàn)信息，因此我們可以在閃存廠商的技術(shù)資料當(dāng)中看到“（512+16）Byte”的表示方式。目前2Gb以下容量的NAND型閃存絕大多數(shù)是（512+16）字節(jié)的頁(yè)面容量，2Gb以上容量的NAND型閃存則將頁(yè)容量擴(kuò)大到（2048+64）字節(jié)?！ AND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。一般每個(gè)塊包含32個(gè)512字節(jié)的頁(yè)，容量16KB；而大容量閃存采用2KB頁(yè)時(shí)，則每個(gè)塊包含64個(gè)頁(yè)，容量128KB。每顆NAND型閃存 的I/O接口一般是8條，每條數(shù)據(jù)線每次傳輸（512+16）bit信息，8條就是（512+16）8bit，也就是前面說(shuō)的512字節(jié)。但較大容量的 NAND型閃存也越來(lái)越多地采用16條I/O線的設(shè)計(jì)，如三星編號(hào)K9K1G16U0A的芯片就是64M16bit的NAND型閃存，容量1Gb，基本數(shù)據(jù)單位是（256+8）16bit，還是512字節(jié)。 尋址時(shí)，NAND型閃存通過(guò)8條I/O接口數(shù)據(jù)線傳輸?shù)刂沸畔?，每包傳?8位地址信息。由于閃存芯片容量比較大，一組8位地址只夠?qū)ぶ?56個(gè)頁(yè)，顯然是不夠的，因此通常一次地址傳送需要分若干組，占用若干個(gè)時(shí)鐘周期。 NAND的地址信息包括列地址（頁(yè)面中的起始操作地址）、塊地址和相應(yīng)的頁(yè)面地址，傳送時(shí)分別分組，至少需要三次，占用三個(gè)周期。隨著容量的增大，地址信息會(huì)更多，需要占用更多的時(shí)鐘周期傳輸，因此NAND型閃存的一個(gè)重要特點(diǎn)就是容量越大，尋址時(shí)間越長(zhǎng)。而且，由于傳送地址周期比其他存儲(chǔ)介質(zhì)長(zhǎng)，因此 NAND型閃存比其他存儲(chǔ)介質(zhì)更不適合大量的小容量讀寫(xiě)請(qǐng)求?！ 『痛疟P(pán)類似，NAND Flash讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的基本粒度為頁(yè)（page），然而讀、寫(xiě)數(shù)據(jù)所需的時(shí)間卻不一樣，一般寫(xiě)入時(shí)間是讀出的3到10倍。此外，F(xiàn)lash不允許數(shù)據(jù)的直接覆蓋寫(xiě)，必須首先擦除舊有數(shù)據(jù)才能寫(xiě)入新的，而擦除的粒度為塊（block），通常一個(gè)塊包含有64個(gè)頁(yè)。擦除的速度是很慢的，而且每一塊的擦除次數(shù)也有限，平均為100萬(wàn)次。下面將給出一個(gè)例子來(lái)具體說(shuō)明NAND Flash的特點(diǎn)。下面是三星K9K8G08U0M芯片的Flash組織結(jié)構(gòu)圖。 NAND Flash 組織結(jié)構(gòu)圖 從圖中可以看出，整個(gè)Flash的容量為8448Mbit，其中含有8192個(gè)物理塊，每塊包含64個(gè)頁(yè)，每頁(yè)除了2K的數(shù)據(jù)區(qū)之外，還有64字節(jié)的額外空間(又成為OOB)用于存放錯(cuò)誤校驗(yàn)碼等信息。除了Flash的主體，我們還可以看到一個(gè)一頁(yè)大小的數(shù)據(jù)寄存器。事實(shí)上，每一次Flash的讀寫(xiě)操作都需要使用這個(gè)寄存器來(lái)完成。例如，讀操作實(shí)際上分成兩個(gè)階段，首先是把指定地址中的整頁(yè)數(shù)據(jù)載入到寄存器中（時(shí)間為20微秒），然后再?gòu)募拇嫫鬏敵鰯?shù)據(jù)，可以連續(xù)輸出，也可以根據(jù)指定偏移量隨機(jī)輸出，且隨機(jī)輸出的次數(shù)不限（每個(gè)字節(jié)的輸出周期為20納秒）；而寫(xiě)操作也分為兩個(gè)階段，第一階段是把數(shù)據(jù)從外界輸入到寄存器，可以整頁(yè)輸入，也可以隨機(jī)輸入，且隨機(jī)輸入的次數(shù)不限，每字節(jié)的輸入周期也是20納秒，第二階段便是把寄存器中的數(shù)據(jù)固化到Flash上，時(shí)間為200微秒，每一頁(yè)原則上只能有一次固化操作，然而大部分NAND Flash（如本例）允許在同一頁(yè)中的幾個(gè)片斷按照先后順序分幾次寫(xiě)入，本例中為4次，這種情況叫做partial page programming。 除了partial page programming，NAND Flash還有另外一種有意思的操作，也和數(shù)據(jù)寄存器相關(guān)，叫做copyback。就是說(shuō)，當(dāng)某個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)需要被復(fù)制到新的位置時(shí)，只需將其載入到數(shù)據(jù)寄存器中，然后根據(jù)接收到的目標(biāo)地址將該頁(yè)數(shù)據(jù)固化到Flash上新的位置，這樣就省去了整頁(yè)數(shù)據(jù)在寄存器和RAM之間的輸入輸出過(guò)程。另外，在數(shù)據(jù)被載入到寄存器之后，F(xiàn)lash允許程序使用隨機(jī)輸入數(shù)據(jù)的方式改寫(xiě)該頁(yè)的部分內(nèi)容，然后再固化到目標(biāo)位置。l NAND 基礎(chǔ)知識(shí)v cell：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。v Bit line：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，large page大小為2048字節(jié)，Small page為512字節(jié)v 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)。v 按照這樣的組織方式可以形成所謂的三類地址： Block Address |Page Address|Column Address v 對(duì)于NAND Flash 來(lái)講，地址和命令只能在I/O[7:0]上傳遞
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