NOR Flash

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　　NOR Flash是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種主要的非易失閃存技術(shù)之一。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（Erasable Programmable Read-Only-Memory電可編程序只讀存儲(chǔ)器）和EEPROM（電可擦只讀存儲(chǔ)器Electrically Erasable Programmable Read - Only Memory）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，有更高的性能，并且像磁盤(pán)一樣可以通過(guò)接口輕松升級(jí)。NOR Flash 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1~4MB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到它的性能。NAND的結(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的管理需要特殊的系統(tǒng)接口。

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　　性能比較

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　　flash閃存是非易失存儲(chǔ)器，可以對(duì)稱為塊的存儲(chǔ)器單元塊進(jìn)行擦寫(xiě)和再編程。任何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。

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　　由于擦除NOR器件時(shí)是以64～128KB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8～32KB的塊進(jìn)行的，執(zhí)行相同的操作最多只需要4ms。

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　　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)衡以下的各項(xiàng)因素。

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　　l 、NOR的讀速度比NAND稍快一些。

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　　2、 NAND的寫(xiě)入速度比NOR快很多。

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　　3 、NAND的4ms擦除速度遠(yuǎn)比NOR的5s快。

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　　4 、大多數(shù)寫(xiě)入操作需要先進(jìn)行擦除操作。

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　　5 、NAND的擦除單元更小，相應(yīng)的擦除電路更少。

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　　此外，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，并可在上面直接運(yùn)行代碼；而NAND需要I/O接口，因此使用時(shí)需要驅(qū)動(dòng)程序。不過(guò)當(dāng)今流行的操作系統(tǒng)對(duì)NAND結(jié)構(gòu)的Flash都有支持。此外，Linux內(nèi)核也提供了對(duì)NAND結(jié)構(gòu)的Flash的支持。

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　　詳解

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　　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。

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　　像“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?yàn)榇蠖鄶?shù)情況下閃存只是用來(lái)存儲(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。

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　　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1～4MB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。

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　　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的管理需要特殊的系統(tǒng)接口。

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　　接口差別

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　　NOR flash帶有SRAM接口，有足夠的地址引腳來(lái)尋址，可以很容易地存取其內(nèi)部的每一個(gè)字節(jié)。

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　　NAND器件使用復(fù)雜的I/O口來(lái)串行地存取數(shù)據(jù)，各個(gè)產(chǎn)品或廠商的方法可能各不相同。8個(gè)引腳用來(lái)傳送控制、地址和數(shù)據(jù)信息。

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　　NAND讀和寫(xiě)操作采用512字節(jié)的塊，這一點(diǎn)有點(diǎn)像硬盤(pán)管理此類操作，很自然地，基于NAND的存儲(chǔ)器就可以取代硬盤(pán)或其他塊設(shè)備。

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　　容量成本

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　　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。

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　　NOR flash占據(jù)了容量為1～16MB閃存市場(chǎng)的大部分，而NAND flash只是用在8～128MB的產(chǎn)品當(dāng)中，這也說(shuō)明NOR主要應(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MMC（多媒體存儲(chǔ)卡Multi Media Card）存儲(chǔ)卡市場(chǎng)上所占份額最大。

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　　可靠耐用

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　　采用flash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（平均故障間隔時(shí)間Mean Time Between Failures）的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，F(xiàn)lash是非常合適的存儲(chǔ)方案?？梢詮膲勖陀眯裕?、位交換和壞塊處理三個(gè)方面來(lái)比較NOR和NAND的可靠性。

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　　壽命（耐用性）

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　　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塊尺寸為NOR器件的八分之一，每個(gè)NAND存儲(chǔ)器塊在給定的時(shí)間內(nèi)的刪除次數(shù)要少一些。

　　狹義的EEPROM：

　　這種rom的特點(diǎn)是可以隨機(jī)訪問(wèn)和修改任何一個(gè)字節(jié)，可以往每個(gè)bit中寫(xiě)入0或者1。這是最傳統(tǒng)的一種EEPROM（掉電后數(shù)據(jù)不丟失，可以保存100年，可以擦寫(xiě)100w次。具有較高的可靠性，但是電路復(fù)雜/成本也高。因此目前的EEPROM都是幾十千字節(jié)到幾百千字節(jié)的，絕少有超過(guò)512K的。）

　　flash：

　　flash屬于廣義的EEPROM，因?yàn)樗彩请姴脸膔om。但是為了區(qū)別于一般的按字節(jié)為單位的擦寫(xiě)的EEPROM，我們都叫它flash。

　　flash做的改進(jìn)就是擦除時(shí)不再以字節(jié)為單位，而是以塊為單位，一次簡(jiǎn)化了電路，數(shù)據(jù)密度更高，降低了成本。上M的rom一般都是flash。

　　flash分為nor flash和nand flash。

　　nor flash數(shù)據(jù)線和地址線分開(kāi)，可以實(shí)現(xiàn)ram一樣的隨機(jī)尋址功能，可以讀取任何一個(gè)字節(jié)。但是擦除仍要按塊來(lái)擦。

　　nand flash同樣是按塊擦除，但是數(shù)據(jù)線和地址線復(fù)用，不能利用地址線隨機(jī)尋址。讀取只能按頁(yè)來(lái)讀取。（nandflash按塊來(lái)擦除，按頁(yè)來(lái)讀，norflash沒(méi)有頁(yè)）

　　由于nandflash引腳上復(fù)用，因此讀取速度比nor flash慢一點(diǎn)，但是擦除和寫(xiě)入速度比nor flash快很多。nand flash內(nèi)部電路更簡(jiǎn)單，因此數(shù)據(jù)密度大，體積小，成本也低。因此大容量的flash都是nand型的。小容量的2～12M的flash多是nor型的。

　　使用壽命上，nand flash的擦除次數(shù)是nor的數(shù)倍。而且nand flash可以標(biāo)記壞塊，從而使軟件跳過(guò)壞塊。nor flash 一旦損壞便無(wú)法再用。

　　因?yàn)閚or flash可以進(jìn)行字節(jié)尋址，所以程序可以在nor flash中運(yùn)行。嵌入式系統(tǒng)多用一個(gè)小容量的nor flash存儲(chǔ)引導(dǎo)代碼，用一個(gè)大容量的nand flash存放文件系統(tǒng)和內(nèi)核。

　　狹義的EEPROM：

　　這種rom的特點(diǎn)是可以隨機(jī)訪問(wèn)和修改任何一個(gè)字節(jié)，可以往每個(gè)bit中寫(xiě)入0或者1。這是最傳統(tǒng)的一種EEPROM，掉電后數(shù)據(jù)不丟失，可以保存100年，可以擦寫(xiě)100w次。具有較高的可靠性，但是電路復(fù)雜/成本也高。因此目前的EEPROM都是幾十千字節(jié)到幾百千字節(jié)的，絕少有超過(guò)512K的。

　　flash：

　　flash屬于廣義的EEPROM，因?yàn)樗彩请姴脸膔om。但是為了區(qū)別于一般的按字節(jié)為單位的擦寫(xiě)的EEPROM，我們都叫它flash。

　　flash做的改進(jìn)就是擦除時(shí)不再以字節(jié)為單位，而是以塊為單位，一次簡(jiǎn)化了電路，數(shù)據(jù)密度更高，降低了成本。上M的rom一般都是flash。

　　flash分為nor flash和nand flash。nor flash數(shù)據(jù)線和地址線分開(kāi)，可以實(shí)現(xiàn)ram一樣的隨機(jī)尋址功能，可以讀取任何一個(gè)字節(jié)。但是擦除仍要按塊來(lái)擦。

　　nand flash同樣是按塊擦除，但是數(shù)據(jù)線和地址線復(fù)用，不能利用地址線隨機(jī)尋址。讀取只能按頁(yè)來(lái)讀取。（nandflash按塊來(lái)擦除，按頁(yè)來(lái)讀，norflash沒(méi)有頁(yè)）

　　由于nandflash引腳上復(fù)用，因此讀取速度比nor flash慢一點(diǎn)，但是擦除和寫(xiě)入速度比nor flash快很多。nand flash內(nèi)部電路更簡(jiǎn)單，因此數(shù)據(jù)密度大，體積小，成本也低。因此大容量的flash都是nand型的。小容量的2～12M的flash多是nor型的。

　　使用壽命上，nand flash的擦除次數(shù)是nor的數(shù)倍。而且nand flash可以標(biāo)記壞塊，從而使軟件跳過(guò)壞塊。nor flash 一旦損壞便無(wú)法再用。

　　因?yàn)閚or flash可以進(jìn)行字節(jié)尋址，所以程序可以在nor flash中運(yùn)行。嵌入式系統(tǒng)多用一個(gè)小容量的nor flash存儲(chǔ)引導(dǎo)代碼，用一個(gè)大容量的nand flash存放文件系統(tǒng)和內(nèi)核。